炼钢生产过程中，改善钢包中的流场对提高钢液纯净度、均匀化学成分和温度、缩短混匀时间有重要的作用。在钢包中进行交替吹气可以改善钢包中的混匀过程。使用STAR-CCM+软件对130 t钢包按1/5比例缩小之后的水模型进行数值模拟研究，探究了在不同时间点进行交替吹气后流场的变化、示踪剂传输过程、混匀时间的变化。研究结果表明：采用交替吹气时最终会形成与单孔吹气呈镜像的流场，达到稳定流场所需的时间在55～76 s之间。交替吹气后，由于惯性，示踪剂仍会以逆时针的环流向钢包表面传输，交替流场形成后，示踪剂以顺时针的主环流进行传输，此时死区位于钢包底部的前下方和后下方。交替吹气的时机会影响示踪剂参与逆时针的惯性引起的环流和参与新流场中顺时针主环流的分配比例。与单孔吹气相比，采用交替吹气钢包顶部监测点的混匀时间有所缩短，底部监测点的混匀时间有所增加。

国家自然科学基金资助项目(51904204)；山西省应用基础研究计划青年基金(201901D211013)；国家大学生创新创业计划项目(202110112052)；山西省研究生创新项目(2021Y225)；

1 数学模型建立
1.1 水模型尺寸
1.2 数学模型
1.2.1 模型假设条件
1.2.2 计算方程
1.2.3 求解过程
2 结果与讨论
2.1 单孔吹气流场及示踪剂传输过程
2.1.1 单孔吹气流场
2.1.2 单孔吹气示踪剂传输过程
2.2 交替吹气流场及示踪剂传输过程
2.2.1 交替吹气时间选择依据
2.2.2 交替吹气流场分析(以25 s为例)
2.2.3 交替吹气示踪剂传输过程
2.3 各方案监测点无量纲浓度曲线
2.3.1 顶部监测点无量纲浓度曲线
2.3.2 底部监测点无量纲浓度曲线
2.4 混匀时间分析
2.5 讨论
3 结论

齐红宇,陈超,薛利强,杨荣旺,倪培远,尹力赋,辛毓杰.交替吹气钢包中示踪剂传输过程的数值模拟[J].太原理工大学学报,2023,54(01):56-64.DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2023.01.007.