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直流电弧加热的机理有助于认识直流电弧的传热特点，提高加热效率，改进工艺以及保证直流电弧炉高效运行。本研究工作采用控制容积法，根据连续性方程、能量方程和动量方程建立了柱坐标系下二维轴对称直流电弧传热特性模型。并将等参元变换方法运用到控制容积法中，使其能处理曲线边界。模型中考虑了电弧的冲击力对熔池表面的作用，并采用非稳态变物性参数，从整体上模拟热量传递过程，在求得钢液和渣层温度场的同时，也得到了电弧和其它导热体的温度分布和变化。在实验室进行小型直流电弧炉的试验验证了计算模型的合理性，测定得到的温升曲线与计算结果具有相似的特点。利用所建立的模型计算了直流电弧炉在不同工况条件下的不稳态温度场以及电弧的加热效率，此外还对计算结果进行了验证。

上海大学材料学院、 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室

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