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用数值模拟的方法对连铸结晶器内钢液的流动和传热过程进行研究是近年来该学科发展的前沿领域。结晶器内钢液的流动和传热情况直接影响着连铸坯的质量,因此人们开展了大量关于连铸的数值模拟研究。本文通过数值模拟计算,对宝钢的板坯结晶器内钢水的流动状态进行了研究,针对板坯结晶器中钢液的流动特征,建立起一个三维有限差分模型,并编制出相关程序,揭示了结晶器内钢液的流动规律。
由于连铸模拟计算量大、耗时较长,本文提出了基于cluster计算环境下的一种并行算法。该算法使用的是划分原理,采用对等模式对模拟计算的SIMPLE算法进行了并行化设计,开发出基于消息传递并行编程环境MPI的并行模拟程序,并使用MPI-2中的新技术并行I/O的方式输出计算结果。在并行计算机系统上的数值实验,说明了该算法具有较好的并行计算效果。
通过连铸模拟温度场和流场的可视化,可以大大加快和加深人们对连铸过程的认识,并发现通过数值信息发现不了的现象,从而缩短研究周期,提高生产效率。文中从可视化角度研究了连铸结晶器内温度场和流场的显示原理及方法,利用VisualC++和OpenGL混合编程技术加以实现,并将屏幕上显示的图像保存为位图文件,以便于对实验结果进行分析。