《表2 M-EMS计算模拟方案》

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《结晶器电磁搅拌对高强齿轮钢大圆坯凝固行为的影响》

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为了实现电磁模型与流动模型的耦合，将计算步骤分为两个部分。首先，基于麦克斯韦方程组采用有限元算法计算电磁场，得到铸坯内部磁感应强度与感应电流，再采用坐标插值算法得到流体计算网格中心节点的时均电磁力。然后，利用有限体积软件Fluent的用户自定义程序（User define function，UDF），将时均电磁力作为动量源项添加到N-S方程，并进行连铸过程的流动、传热与凝固耦合计算。为使湍流充分发展，结晶器计算域延长至2.522 m。电磁计算采用四面体网格，初始网格数为418 230；流体计算采用六面体网格，在传输强度激烈和凝固区域进行加密操作，网格数为350万。采用SIMPLE算法进行迭代计算，收敛标准设定为能量残差低于10-6，其他变量残差低于10-4。42Cr Mo齿轮钢材料物性参数和大圆坯连铸工艺参数如表1所示，选择四种不同的方案进行计算评估，如表2所示。