Page 20 - 国外钢铁技术信息内参（2023年2月）

图 10 吹入速度对吹入范围的影响
在向矩形填充层（水平断面边长为 1.0m 的正方形）中进行炉身吹入时，吹

入速度对吹入流分散的影响的三维分析结果如图 10 所示。在图中所示的两个条

件下，吹入流量相同，根据吹入截面积，使吹入速度产生变化。图中所示为主流

和吹入流的边界的形状，吹入流未侵入填充层中央，沿着相当于喷嘴下游的壁面

部分向上方流通。包括喷嘴中心的垂直轴在内的各截面内的流动趋势与图 9 所示

的趋势大致相同。对于吹入流的分散边界，提供低流速的 0.3m 方喷嘴（图（b））

受到喷嘴宽度的影响，呈现出稍宽且扁平的截面形状，但分散截面面积与吹入流

速无关，大致相同。

这些分析表明，炉身吹入流不会穿过主流渗透到填充层内部，而是流过吹入

喷嘴下游的壁附近，其分散范围由主流和吹入流的流量比控制。Nishio 和

Miyashita 通过实验，发现这种趋势，此后多次持续反复的试验和分析研究也给

出了相同的趋势。如果用矢量形式，表示粘性流体的运动方程式，则可写成下式。


 (   )  div (    )    div ( grad )  F （29）

gradp 
t  eˆ
在该对象系统中，右边第三项的外力项为填充层中的流阻力，与流速或流相

平方成比例。在填充层内的流动，左边的惯性项和右边的粘性项与左边的其它项



相比非常小，稳态时如果外力项与流速成比例（ F   C u ），则上式可改写成式
（40）。


gadp 
  C u （30）
这表明填充层中流体的宏观流动以压力为势，速度为与其梯度成比例的势流。
这意味着，如果形成相当特殊的填充结构，则从炉身吹入的流体不会贯通填充层

内部，而是从炉身沿壁向下流流通。

如图 9 的上部所示，在从侧面吹入流充分发展的区域中，等压线形成与流动

成直角、流动方向的值和梯度在主流和吹入流中相同的压力分布（在势流中，如

果这里存在差异，则在流动中产生直角方向的流动）。如果主流和吹入流的物性
相同，则两流体在均匀填充层内的流速和压力梯度的关系也相同。因此，在等压

线平行且等间隔的流动充分发展的区域中，主流和吹入流的流速相等。对于图中

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