1目的及意义

1.1研究背景

随着近30年来经济的高速增长，中国的铅锌冶炼行业也得到了迅速发展，中国铅锌消费也在迅速增加，成为世界第一大锌消费国，第二大铅消费国，铅消费量仅次于美国。据统计，2004年中国锌消费量大于产量，首次成为进口量大于出口量的国家，这些都体现出锌在生活中的巨大作用。如今锌这种金属材料在人们日常生活中随处可见，成为第四“常见”金属，仅次于铁、铝、铜。

由于其广泛的用途和巨大的消费量使得工业上对于锌锭的生产率以及纯度要求更加严格。但由于锌锭在浇铸过程中会产生氧化物锌皮（锌液表面熔锌与空气直接接触形成的锌渣 ZnO，其密度较小，会浮在锌液表面形成浮渣），必需要在液体状态下进行扒渣处理，否则不仅会影响锌锭的表面质量，降低锌锭的纯度，而且还会由于质量问题产生废品，让企业损失巨大。

然而目前国内铅锌行业的浇铸环节的的扒渣主要采用人工形式，不仅效率不高，而且由于工作时间长，劳动强度大，扒渣现场环境恶劣，严重影响工人的身心健康，使得愿意从事此行业的工人极为短缺，而且不正确的除渣动作还会在捞渣时不可避免地带走大量的锌，降低锌锭的生产率。截止2016年11月调研结束时为止，国内尚无自动扒铅锌渣皮装置。本研究主要针对自动扒渣系统中扒渣铲与锌液相会作用进行分析，从流体的角度分析其相互运动的状态。

前人在对锌锭模中流场进行研究时， 早期多采用实验设备模拟的方法。但这种方法因需要忽略如温度场和浓度场在内的诸多因素，而在准确性上有很大的局限性。不过近年来，数值模拟在研究中的应用使人们对锌锭模内锌液的状态有了直观的认识。而且数值模拟成本低、数据全和精确度高，已经使其成为了科研和实际应用里最常用且较可靠的手段。而在所有计算流体分析软件中，FLUENT以其优越的性能为众人所知。其优点有：

（1）适用面广

包括各种优化物理模型，如计算流体流动和热传导模型 (包括自然对流、定常和非定常流动，层流，湍流，紊流，不可压缩和可压缩流动，周期流，旋转流及时间相关流等 ) ;辐射模型，相变模型，离散相变模型，多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。

适用范围广，FLUENT含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可压到不可压、从低速到高超音速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域;

（2）高效省时

Fluent将不同领域的计算软件组合起来，成为CFD计算机软件群，软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具，这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。

（3）稳定性好精度高