钢包精炼是提升钢液纯净度和均匀性的关键环节，底吹气搅拌通过增强气液两相流的动能传递，有效去除夹杂物和有害气体。然而，传统稳态底吹存在气泡尺寸不可控、搅拌能耗大、渣层波动剧烈等问题，限制了钢包精炼的效率和效果。脉冲底吹作为一种新型搅拌技术，通过优化气流输入模式，有望显著改善钢液的流体动力学行为。
目前关于气搅拌的研究主要集中在稳态底吹，对脉冲底吹的搅拌能效提升机理及精炼效果的研究较少，尤其在气泡行为、流场分布和渣层动力学等方面的定量分析较为不足。此外，实验验证与数值模型的结合应用尚不全面。
最近，昆明理工大学的李法社教授及其团队通过实验验证的数值模拟方法，系统研究了脉冲底吹对气泡分布、流场特性及钢液精炼效果的影响。研究通过离散相模型（DPM）和体积跟踪模型（VOF），分析了脉冲与稳态两种底吹方式的搅拌能量传递效率，并通过物理模型实验验证了数值模拟的可靠性。结果显示，脉冲底吹能显著减少渣层波动耗能，提高搅拌效率，优化钢包精炼过程。
相关研究成果以“Mathematical Modeling of the Fluid Hydrodynamics and Refining Effects in a Gas-Stirred Ladle with Pulsed Bottom Blowing”为题目发表于Metallurgical and Materials Transactions B 2024年第55卷第12期。论文作者为：Fangguan Tan, Heng Cao, Guo Lin, Zonglin Li, Lei Gao, Fashe Li*, Yawei Li, Zhu He, Hua Wang。其中，通讯作者为Fashe Li*。
研究结果和结论:
气泡分布：脉冲底吹的气泡直径分布范围为1.5-3.5 mm，而稳态底吹气泡尺寸较大且分布均匀性差；
渣眼面积：脉冲底吹的渣眼面积较稳态底吹减少12%，表明其能量耗散较低；
混合时间：脉冲底吹混合时间缩短5%以上，显示其搅拌能量的传递效率更高；
能量传递：脉冲底吹搅拌能量以间歇输入模式优化了传递路径，提高了能量利用率；
实验验证：数值模拟结果与物理实验结果一致性良好，误差低于12%。
该论文中共有图片13张、表格2个，部分图片和表格如下：
图1. 钢包、透气塞的几何形状和底吹系统
图 2. 钢包网格
图 4. 测量混合时间和渣眼的物理系统
图6. 钢包稳定吹气和脉冲吹气时的气泡分布
图8. 钢包稳定吹炼和脉冲吹炼的速度分布。
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