(untitled) (Сучасні Проблеми Металургії, 2020)
Стаття присвячується математичному опису розповсюдженого на металургійних комбінатах процесу наповнення проміжного ковша з подачею аргону в падаючий стовп металевого розплаву. Металургійні заводи використовують проміжний ківш для надійного постачання розплаву в машину неперервного лиття заготовок. Також важливим завданням проміжного ковша є видалення неметалевих включень за допомогою аргону, який вдувається в потік розплаву, падаючий з сталерозливного ковша. Гарне розподілення аргонних бульбашок у проміжному ковші впливає на швидке видалення небажаних компонентів розплаву, наприклад водню і азоту. З огляду на необхідність спливання газу швидкість розплаву в проміжному ковші повинна бути достатньо низькою. Проведення дослідів під час роботи металургійного заводу є небажаним, коштовним і супроводжується складнощами, пов’язаними з високою температурою та непрозорістю розплаву. Тому часто досліди процесу проводять у лабораторіях на, так званих, холодних моделях, де розплав заміняють водою, аргон – повітрям, а ківш – прозорою ємністю прямокутної форми при виконанні умов спорідненості. Недивлячись на очевидні переваги такого холодного моделювання сьогодні більшість дослідів все таки проводять на математичних моделях, які є значно дешевшим і низько-помилковим способом передбачення розвитку означеного процесу в різних умовах. Математичне моделювання руху розплаву допомагає обрати оптимальну геометрію проміжного ковша, а також необхідну кількість аргону. В статті запропоновано використовувати рівняння розсіювання-перенесення для поля аргону і рівняння Нав’є-Стокса – для поля швидкості. Розв’язок методом кінцевих об’ємів є добре перевіреним і забезпечує достатню точність. До того ж цей метод легко розпаралелити для пришвидшення обчислень на сучасних багатоядерних процесорах. Програмний додаток з графічним інтерфейсом користувача дозволяє відобразити стан системи на екрані для подальшого огляду і прийняття рішень щодо технологічного впровадження.