15148

مطالعه روش هاي مدلسازي و شبيه سازي جريان مواد مذاب در فرآيندهاي ريخته گري مداوم

1403

دكتر اميد وحيدي

ريخته‌گري مداوم يكي از فرآيندهاي كليدي و پيشرفته در صنايع فلزات و آلياژها، به‌ويژه در صنعت فولاد است كه به دليل پيوستگي توليد، صرفه‌جويي در انرژي، كاهش ضايعات و ارتقاي كيفيت محصول نهايي، از جايگاهي بسيار مهم در ميان فرآيندهاي متالورژيكي برخوردار است. در اين فرآيند، رفتار جريان مواد مذاب در نواحي مختلف تانديش و قالب، همراه با انتقال حرارت، انجماد تدريجي و تغييرات فازي، نقش تعيين‌كننده‌اي در كيفيت سطحي و ساختاري محصول ايفا مي‌كند. پيچيدگي پديده‌هاي هم‌زماني همچون جريان سيال، انتقال جرم، انجماد و تأثير شرايط خنك‌كاري اوليه و ثانويه سبب شده است كه تحليل دقيق اين فرآيند تنها با بهره‌گيري از روش‌هاي عددي و شبيه‌سازي‌هاي پيشرفته امكان‌پذير باشد. در اين پژوهش، با هدف بررسي جامع روش‌هاي مدل‌سازي و شبيه‌سازي جريان مواد مذاب در فرآيند ريخته‌گري مداوم، ابتدا اصول و معادلات حاكم بر رفتار سيال و انتقال حرارت معرفي شده و سپس رويكردهاي عددي متداول نظير روش‌هاي حجم محدود، المان محدود و تفاضل محدود مورد بررسي قرار گرفته‌اند. در ادامه، نقش استفاده از مدل‌هاي آشفتگي در پيش‌بيني دقيق‌تر رفتار جريان، شناسايي الگوهاي گردابه‌اي، تحليل نوسانات سطح مذاب و كنترل پديده‌هاي ناپايدار بررسي شده است. همچنين تأثير طراحي نازل غوطه‌ور، نرخ ريخته‌گري، زاويه و شدت خروج جريان و شرايط خنك‌كاري قالب بر الگوي جريان و توزيع دما مورد تحليل قرار گرفته است. نتايج مطالعات عددي و تجربي نشان مي‌دهد كه استفاده از مدل‌هاي پيشرفته ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) امكان شبيه‌سازي دقيق فرآيند و پيش‌بيني توزيع دما، ميدان سرعت، انجماد پوسته و نواحي مستعد ايجاد عيوبي همچون جدايش، تخلخل و ترك‌هاي سطحي را فراهم مي‌سازد. تركيب مدل‌سازي عددي با داده‌هاي صنعتي و نتايج آزمايشگاهي، ابزاري توانمند در بهينه‌سازي پارامترهاي عملياتي، طراحي نازل‌ها، افزايش يكنواختي جريان و كنترل بهتر كيفيت محصول نهايي به‌شمار مي‌آيد. در مجموع، يافته‌هاي اين پژوهش بيانگر آن است كه توسعه و اعتبارسنجي مدل‌هاي چندفازي و كوپل‌شده حرارتي–سيال، مي‌تواند گامي مؤثر در جهت بهبود درك پديده‌هاي فيزيكي، ارتقاي بهره‌وري و افزايش پايداري و كيفيت محصولات ريخته‌گري‌شده در صنعت فولاد و ساير آلياژهاي فلزي باشد.

1/1/1900 12:00:00 AM

87788

1404/07/29