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连铸过程是一个同时包含凝固、传热、流体流动等复杂现象的综合过程,对结晶器内流场和温度场的计算机仿真研究一直是比较活跃的研究领域。本文提出一种计算结晶器内流场和温度场的方法并且利用商业CFD软件和自编程序相结合的手段实现了这个方法。方法的核心思想是基于结晶器中的温度分布和凝固壳的厚度分布是一个稳态的过程,从而得到流场和温度场稳态下的耦合模型。同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项,在程序编制过程中利用动态更新来实现相变对物理量的影响。将模型求解结果与漏钢测试(宝钢和重钢漏钢测试)得到的凝固壳厚度结果进行了对比分析,显示模型计算误差在10%的范围内,从而证实了本文提出的方法的正确性和实用性。温度场计算表明钢液离开水口后,过热度迅速下降,冲击流股上下两个涡心的温度都低于主冲击流股的温度,水口角度变化将使结晶器内高温区移动。利用模型计算结果通过等值线分析凝固壳厚度表明:板坯结晶器内各个水平截面上宽面的凝固壳厚度比窄面上厚,最厚在宽面中心,最薄是宽面靠近角部的区域。沿宽面从液面向下凝固壳厚度逐渐增加,生长速度加快;沿窄面从液面向下,除了流股冲击的区域凝固壳减小外,凝固壳厚度也逐渐增加;在高拉速下,结晶器出口坯壳表面温度增加,坯壳厚度减小;浇注温度过热度较高时,出口坯壳厚度也减小;较深的水口插入深度使得结晶器内高温区下移,出口坯壳也减小。较大的出口角度也会使得结晶器内高温区下移动,上部温度降低。本文还研究了板坯结晶器温度场和凝固壳厚度分布的各种影响因素,探讨了数值计算方法对流场和温度场计算结果的影响。利用本文提出的模型可以对板坯结晶器内流场和温度场实施计算机仿真,分析具体工况下的结晶器内温度场和凝固壳厚度分布情况以及各种具体操作参数下的温度场和凝固壳厚度分布,指导连铸工艺操作过程,为结晶器设计等提供数值模拟工具。