) и углерода. Движением жидкой фазы пренебрегается. В ней учитывается только гидростатическое давление. 4. Газовая фаза состоит из четырех компонент - 
XYI Международная школа-семинар по численным методам механики вязкой жидкости
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
СТРУИ КИСЛОРОДА С ЖИДКИМ МЕТАЛЛОМ В
СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ КОНВЕРТЕРЕ
Х.Милошевич, А.Д.Рычков*
Институт вычислительных технологий СО РАН
630090 Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 6, Россия
E-mail: rych@net.ict.hsc.ru
Рассматривается задача о взаимодействии дозвуковых и сверхзвуковых турбулентных струй кислорода с поверхностью жидкого металла (чугун) в кислородном конвертере. Под силовым воздействием струи в слое металла образуется каверны, на поверхности которой протекают химические реакции, сопровождающие сложный процесс превращения чугуна в сталь.
При этом образуется достаточно большое количество моноокиси углерода, которую необходимо дожечь до двуокиси, что может быть эффективно сделано с помощью дополнительных боковых дозвуковых кислородных струй (рис. 1).
Основной целью исследования являлось изучение газодинамической картины тече-ния и задача рассматривалась при следу-ющих упрощающих предположениях:
1. Течение является осесимметричным и стационарным; 2. Форма поверхности раздела фаз заранее неизвестна и определяется из ус-ловия равенства между давлением в газовой фазе и гидростатическим давлением в жид-ком металле каждой точке этой поверхности. Течение в газовой полости каверны содер-жит дозвуковые и сверхзвуковые зоны, удар-ные волны и является двухфазным и турбулентным. 3. Жидкая фаза состоит из окиси железа () и углерода. Движением жидкой фазы пренебрегается. В ней учитывается только гидростатическое давление. 4. Газовая фаза состоит из четырех компонент -
, 
, 
и в ней протекает единственная химическая реакция 
. 5. На поверхности раздела фаз имеет место химическая реакция 
, а также происходит диспергирование частиц металла (образование корольков), на поверхности которых протекает реакция 
.
Движение такой двухфазной среды рассматривалось в рамках континнуальной двухско-ростной и двухтемпературной модели, вторая фаза предполагалась монодисперсной. Для описания течения несущего газа использовалась осредненная система уравнений Навье-Стокса, замыкаемая 
моделью турбулентности с модификацией Pourahmadi-Humphrey [1] , учитывающую влияние частиц на турбулентность несущего газа. Кроме этого, использовалась поправка Kato-Launder [2], учитывающая уменьшение интенсивности генерации величины 
в области торможения струи.
Для получения численного решения использовался метод SIMPLE [3] с противопотоковой аппроксимацией конвективных членов, что обеспечивало точность, достаточную для практи-ческих целей.
На основе численного моделирования была определена конфигурация поверхности кавер-ны при дозвуковых и сверхзвуковых режимах истечения струи кислорода, получено распре-деление концентрации моноокиси и двуокиси углерода в каверне. При этом оказалось, что на выходе из каверны концентрация моноокиси углерода заметно выше, чем в случае термоди-намического расчета [4], что свидетельствует о ее недожеге при данной организации подачи кислорода.
1. Pourahmadi F., Humphrey J.A.C. Modeling solid-fluid turbulent flows with application to predicting erosive wear. Phys.-Chem. Hydrodynamics, vol.4, N 3, 191-219 (1983).