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No.458 Computation for spray water and flow behavior in the continuous casting process of the iron using des elements

鉄の連続鋳造工程においてスプレー冷却水の流れ挙動を把握することは製品スラブの品質不良を改善するために重要になります。
下記の文献にMPS法を用いたスプレー冷却水挙動のシミュレーションモデルに関する研究が公開されており、これらを参照してLS-DYNAで相当するモデルを構築しました。
参考文献
MPS法による鉄鋼連続鋳造のスプレー水挙動解析, 山崎 伯公,(新日鐵住金), 計算工学会
Numerical Simulation of the Continuous Casting Process and the Optimization of the Mold and the Strand
Norimasa YAMASAKI, NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL TECHNICAL REPORT No.112 APRIL 2016

この解析では冷却水がスプレーとして噴霧され、スラブに付着後は冷却水が垂れ水となってロールとスラプ間に溜まります。ロールの横方向及びロールのベアリング部分の隙間からスラブの下方へ垂れ水が流れていきます。スプレーから噴射された直後は、冷却水はミスト状になっています。LS-DYNAでは噴射機能として、DES INJECTION と SPH INJECTION を使用することができます。LS-DYNAのSPHモデルは連続体を仮定しているため、ミスト噴霧挙動を適切に表現することが難しいことがわかったので、よりミスト噴霧挙動に近い表現力を有している DES INJECTION を選択しました。スラブに接触した後の垂れ水の挙動は DES Elements で十分実用的なレベルで表現できることがわかりました。LS-DYNAでこの問題を計算しようとするのであれば、SPHよりもDESの方が親和性は高いと判断します。

ミスト噴射には、DESのInjection機能を使用し、オプション噴射断面として楕円(ellipse)を、射出条件として Gauss distribution を選択しました。

Keywords: DES, DEM Injection, ellipse option,Gauss distribution option

Tool: LS-PrePost ver.4.3, LS-DYNA MPP Single Precision Win64 R910

なお，本事例はサンプルであることをご了承下さい。

May-27-2017

Fig.1 Simulation model (slab and rolls were rigid shell parts, spray water were the des parts)

Fig.2 This model was defined DES active region to reduce computational time

Fig.3 Front view with perspective

Fig.4 DES parts were defined each injections

Fig.5 can be visualize and understand to flow behavior

Fig.6 Behind view

Fig.7 Movie1

Fig.8 Movie2