VTPMML
LATVIJAS UNIVERSITĀTES
Vides un tehnoloģisko procesu
matemātiskās modelēšanas laboratorija
LV

UK
Facebook Jaunumi Piedāvājumi Personāls Kontakti Arhīvs • meteo • klimats
Vides procesi
Tehnoloģiskie procesi
Citi
ERAF
GORWIND
TEMPUS
KALME
Aktuālie projekti
Pabeigtie projekti
Metodikas
Programmas
Mērierices
Gadi
Autori
Latvija
Ārzemes
MHD School 2019
MMP 2017
MEP 2014
OpenFOAM 2011
MMP 2010
Doktorantu kursi 2010
MEP 2008 CD
MMP 2006

Siltuma un vielas pārnese kausējumos un porainos materiālos

Metalurģiskajā tehnoloģijā produkta kvalitāti ļoti būtiski nosaka tā sastāvs, ko panāk kausēšanas procesā pievienojot dažādus leģējošos elementus. Šo piedevu sadalījuma vienmērību būtiski ietekmē virkne faktoru, t.sk.,

  • to fizikālās un ķīmiskās īpašības;
  • plūsmas struktūra;
  • temperatūras sadalījums kausējumā.

Dažādās elektrometalurģiskās iekārtās, ievērojot to ģeometriskās īpatnības un siltuma un leģējošo elementu pievadīšanas zonas, var veidoties ļoti atšķirīgi apstākļi kausējuma homogenizācijai. Tā ka kausējuma plūsmai ir raksturīgi vairāki makroskopiski virpuļi ar turbulentu plūsmas struktūru pārneses procesu analīze ir komplicēta. Ievērojot, ka eksperimenta iespējas metalurģiskās iekārtās reālos ekspluatācijas apstākļos ir ļoti ierobežotas, tad nozīmīgi ir

  • temperatūras un plūsmu eksperimentāli pētījumi modeļiekārtās;
  • pārneses procesu matemātiskā modelēšana.

Šāda veida modeļeksperimentos un skaitliskos 2D un 3D aprēķinos laboratorijā uzkrāta liela pieredze. Uz stacionāra 2D k-e turbulences modeļa bāzes izveidota pieeja, kas papildus ļauj ievērot ar makroskopiskajām plūsmas pulsācijām saistītos pārneses efektus un tādējādi nodrošina aprēķinu rezultātu atbilstību eksperimentālajiem datiem. Veiktie pētījumi ļauj prognozēt siltuma un vielas pārneses procesus daudzveidīgās metalurģiskās iekārtās (tīģeļa un kanāla krāsnīs, rūdas termiskajās krāsnīs u.c.).

Metalurģisko iekārtu ekspluatācijas ilgumu un to energoefektivitāti būtiski ietekmē

  • metāla tvaiku difūzija un kausējuma infiltrācija porainajos ugunsdrošajos materiālos;
  • metālu oksīdu izgulsnēšanās uz poraino materiālu, kas atrodas tiešā saskarē ar kausējumu, virsmas.
Lai pētītu šos difūzijas, infiltrācijas un fāzu pāreju procesus, kas nosaka metāla uzkrāšanos porās un oksīdu izgulsnēšanos uz virsmas, izmantojot fizikālās kinētikas, difūzijas, filtrācijas, siltumvadīšanas un hidrodinamikas likumsakarības izveidots šādus procesus porainās vidēs un to virsmu tuvumā aprakstošs matemātiskais modelis un tam atbilstoša oriģināla programmatūra. Modeļa verifikācijai laboratorijā veikta virkne eksperimentu lietojot augstfrekvences induktīvās kausēšanas iekārtas.

Izmantojot šo pieeju analizētas oksīdu izgulsnēšanās likumsakarības, piem., no tērauda un alumīnija kausējumiem, kā arī cinka uzkrāšanās kermiskā materiāla porās no misiņa un tērauda kausējumiem. Veiktie skaitliskie aprēķini parādīja šo procesu dinamiku atkarībā no būtiskajiem to parametriem (temperatūra, leģējošā elementa un porozā materiāla raksturlielumi, plūsmas intensitāte u.c.). Iegūtie rezultāti ļauj izskaidrot tipiskas prakses situācijas un saskaņojas ar praktisko novērojumu pieredzi.