[发明专利]一种高炉布料料面偏析数值模拟方法

权利要求书

1.一种高炉布料料面偏析数值模拟方法，其特征在于，模拟料面偏析时炉料滑移填充的物理运动过程，采用反向求解过程，先确定炉料填充曲面，再进行滑移曲面的迭代求解，实现步骤如下：

(1)以左右料线深度值，分别计算左右两边的三段法料面形状，保存料面方程；

(2)在左右料面方程的基础上，确定炉料填充曲面，并计算炉料填充量；

(3)以炉料填充量为目标值，迭代搜索滑动圆弧面、确定炉料滑移曲面，直到炉料滑移量与填充量相等为止，从而得到完整连续的滑移-填充曲面；

(4)将计算得到的炉料滑移曲面、填充曲面与原左右料面进行整合，形成整个炉喉直径范围的新料面，完成料面偏析修正；

(5)保存最终料面方程。

2.根据权利要求1所述的高炉布料料面偏析数值模拟方法，其特征在于，料面偏析时炉料滑移填充的物理运动过程，模拟方法如下：F点为左边三段法料面与高炉中心线的交点，H点为右边三段法料面与高炉中心线的交点，假设AB圆弧为迭代计算确定的滑动圆弧面，发生滑移的炉料将沿坡度等于内摩擦角Φ并与滑动圆弧面AB相切的斜坡EF向高炉中心滑动，所以炉料滑移曲面即为AEF；当滑移区域AEF的炉料向高炉中心方向滑动时，不断填充，形成填充曲面FG′，炉料滑移填充最终形成的料面形状即为AEFG′；这样的模拟过程能够真实地反映偏析布料时炉料滑移填充的实际情况，不仅避免了错误填充，也符合物理运动规律。

3.根据权利要求1所述的高炉布料料面偏析数值模拟方法，其特征在于，所述的反向求解过程：先确定炉料填充曲面，再进行滑移曲面的求解，具体实现步骤为：首先由F点坐标和炉料内摩擦角Φ可计算得到斜坡EF，以F点为切点拟和圆弧，使得圆弧既与EF相切，也与直线HG相切，切点为G′，这样得到的填充曲面即为FG′，由此计算填充区域FG′H的炉料填充量；然后以炉料填充量为目标值，迭代搜索滑动圆弧面AB、确定炉料滑移曲面AEF，并计算炉料滑移量，直到滑移量与填充量相等；最后将计算得到的炉料滑移曲面AEF、填充曲面FG′与原左右料面进行整合，形成整个炉喉直径范围的新料面MAEFG′N。

4.根据权利要求1所述的高炉布料料面偏析数值模拟方法，其特征在于，所述的迭代搜索滑动圆弧面AB的具体步骤为：C点为三段法料面的分段点，P为CD垂直线与FP水平线的交点，在已求得填充曲面FG′和炉料填充量的基础上，以P为起点，沿右上方横纵间隔0.01m～0.1m划分网格，再以网格中的某个节点为圆心O，作圆弧AB，与EF相切；将AB作为可能的滑动圆弧面，得到可能的滑移曲面AEF，计算AEF滑移区域的炉料滑移量，以此循环迭代搜索，直到炉料滑移量与填充量相等为止。

5.根据权利要求1所述的高炉布料料面偏析数值模拟方法，其特征在于，所述的炉料滑移量和填充量的计算方法如下：采用条分法将滑移区域和填充区域进行划分，以滑移区域为例，从A点开始每隔0.01m将AEF区域分成若干同心环形薄片，分别计算每个微元体的体积，再求和。