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李宝宽
  • 工作单位:东北大学
  • 研究领域:工程热物理
  • 性别:男      职称:      所学专业:流体机械
专家简介
人物简介: 李宝宽,男,汉族,1963年8月生,辽宁辽阳人。1992年10月毕业于东北工学院(现东北大学),获博士学位。美国钢铁学会会员(AIST),日本铁钢学会会员(ISIJ),TMS会员。辽宁省百千万人才工程百人层次。湖北省楚天学者特聘教授。 2000.6--:东北大学材料与冶金学院,教授,博导 2006.12-2007.5:美国普渡大学,访问教授 1998.10-2000.9:日本东京大学工学系研究科金属工学专攻,做博士后研究员 1994.6-2000.5:东北大学热能工程系,副教授 1992.10-1994.5:东北大学热能工程系,讲师 主要研究方向: 主要从事冶金新工艺中的多相流热物理研究。将现代流体力学中多相流理论和方法应用于金属冶炼的工艺过程。在揭示高温熔体流动规律、发展工艺过程的数学模型和革新金属生产工艺等方面做出了创新性的研究结果。 多相流体流动现象广泛地存在于冶金过程中,又常常耦合传热、传质、化学反应、相变、电磁力、气泡流动等诸多过程形成更复杂的自然现象。冶金工艺中的多相流动状态直接决定产品的质量。典型的金属精炼系统是由喷进气体/钢液/熔渣等多相流体体系构成。许多技术革新都是围绕改善冶炼装置内的流动状况而展开的。例如,转炉顶、底吹及复合吹炼,钢包喷气搅拌及RH真空循环脱气等。掌握熔体流动规律是改善产品质量、提高冶炼效率的重要环节。 研究冶金新工艺中多相流体流动的方法包括模型实验和现场实测。冶金过程原料条件复杂、高温,实验室条件下无法完整地再现实际过程,只能进行冷态、局部或单元过程的实验。这不仅与实际过程差别很大,而且装置放大后的效果也很难掌握。现场测试不仅耗资巨大,而且可测试数据有限,例如,目前还无法测量实际钢液流速这一重要参量。由于计算机和数值计算技术的不断发展,数值模拟—即“数值实验”或计算流体力学方法迅速发展起来。该方法可以对全过程直接模拟,并能得到装置内各种变量的连续分布信息。可以广泛地设定条件对任何情况进行模拟。例如:危险的、超越正常条件的、待开发的过程等。 冶金过程中的多相流体流动现象是极其复杂的。冶炼过程又是在高温且非等温条件下进行的,伴随放热、吸热反应及相变过程,常常受外场即电磁场的作用。所有这些使得对其研究比对其它过程,如化工过程更富有挑战性。大量复杂的流动过程和现象还远非目前的理论和模型所能描述,象多相流、发热反应、卷渣现象和自由表面等。普通流体力学的研究方法应用于金属精炼与凝固过程面临复杂新问题。因而需要更深入地研究多相流热物理问题。 主要学术贡献: 在本学科国际著名杂志美国TMS学会主办的《Metallurgical and Materials Transaction B》、日本铁钢学会主办的《ISIJ International》、欧洲钢铁协会《Steel ResearchInternational》、及中国金属学会主办的《J.Iron & Steel Research International》,《ACTA METALLURGICA SINICA》, 和《金属学报》等重要杂志上发表120篇论文。其中SCI收录28篇、EI和ISTP收录55篇。发表论文被国内外学者引用230次。 出版《炼钢中的计算流体力学》和《Metallurgical Application of Advanced Fluid Dynamics》两部专著。 作为项目主持人承担多项国家高技术研究发展计划(863计划)项目和国家自然科学基金:“高拉速时连铸结晶器内钢液湍流场的电磁控制研究”、“利用电磁制动同模连铸不锈钢/普碳钢复合板坯技术的基础研究”等。 主要创新理论: (1)提出连铸结晶器多区电磁制动理论,使水口射流、弯月面波动和结晶器内流场均有助于铸坯质量。 (2)揭示了结晶器液面涡流卷渣规律。利用可视化实验捕获液面涡流,发现水口偏斜出流是产生毗邻水口涡流的原因,并观察到不稳定的对涡和相对稳定的单涡。涡流卷吸液面保护渣,电磁制动减弱涡流强度。纠正了传统的上卷流流动剪切卷渣的观点。 (3)基于移动磁场的流动驱动功能,提出电磁驱动旋流结合氩气喷吹提高钢真空精炼效率的新工艺。发现气体在旋流钢液中形成气泡幕,气泡幕中气泡与夹杂物碰撞合并的机率最大,精炼效率达到最高。 (4)建立底吹钢包内气/金/渣三相流及渣/金界面波动的非稳态模型。独立地开发了可考虑电磁场作用的非稳态两相三维湍流流体流动及传输过程的数学模拟软件,能够处理复杂的几何区域和气液两相流体流动问题。 (5)解决了电磁场作用下钢液流动区与导电凝固壳区磁场和流场耦合的计算。提出空度技术解决RH真空脱气装置及浸入式水口等复杂几何装置的流场计算问题。将穿透速度引入均相流模型,解决侧吹反应器的气液两相流动的计算问题。 获奖情况: 1.辽宁省自然科学二等奖 李宝宽,齐凤升:钢精炼与连铸工艺中流动理论与应用模型,2006 2.辽宁省自然科学三等奖 李宝宽,李东辉:高拉速连铸结晶器内钢液湍流流动的电磁控制研究,2003 3.冶金科学技术三等奖 李宝宽:高拉速连铸结晶器内钢液湍流流动的电磁控制研究,2003 4.教育部科技成果登记 李宝宽,齐凤升:钢精炼与连铸工艺中流动理论与应用模型,2005,360-05-10420166-01 第一完成人 5.教育部科技成果登记 李宝宽,李东辉:钢精炼过程流体流动现象的基础研究,2001,360-01-10042271-01 第一完成人 6. 东北大学八十周年校庆优秀论文奖,2003 (全校十年内发表的论文选百篇,位列全校第一) Baokuan Li, T. Okane and T. Umeda: Modeling of Molten Metal Flow in Continuous Casting Process Considering the Effects of Argon Gas Injection and Static Magnetic Field Application. Metallurgical and Materials Transaction B, vol. 31B, No.6, 2000, pp.1491-1503.独立获奖人 7. 东北大学艾冰优秀论文奖,2006 李宝宽:氩气喷吹与磁场作用对连铸结晶器内钢液流动的影响,独立获奖人 8. 指导本科生 张刚刚,刘中秋,王强 获第二届全国大学生节能减排大赛二等奖,2009。 其它奖励: 1.辽宁省千百万人才工程“百人层次”,2007, 2. 湖北省“楚天学者”特聘教授,2009. 社会兼职: 中国民主同盟东北大学委员会副主任委员。 代表性论文: BAOKUAN LI, BO WANG, Fumitaka Tsukihashi: Modeling of Electromagnetic Field and Liquid Metal Pool Shape in an Electroslag Remelting Process with Two Series –Connected Electrodes. Metallurgical and MaterialsTransaction B,published online, 2013. BaokuanLi, Toshimitsu Okane and Takateru Umeda: Modeling of Biased Flow PhenomenaAssociated with Effects of the Static Magnetic Field Application and Argon GasInjection in Slab Continuous casting of steel.Metallurgical and MaterialsTransaction B, vol. 32B, No.6, 2001, pp.1053-1066. BaokuanLi, Toshimitsu Okane and Takateru Umeda: Modeling of Molten Metal Flow inContinuous Casting Process Considering the Effects of Argon Gas Injection andStatic Magnetic Field Application.Metallurgical and Materials TransactionB, vol. 31B, No.6, 2000,pp.1491-1503. BaokuanLi, Hongbin Yin, Chenn Q Zhou, F. Tsukihashi: Modeling of three –phase flowsand behavior of slag/steel interface in an argon gas stirred ladle,ISIJ International,vol.48, No.12, 2008, pp. 1704-1712. BaokuanLiand Fumitaka Tsukihashi: Effects of Electromagnetic Brake on Vortex Flows inThin Slab Continuous Casting Mold,ISIJ International, 2006,Vol.46, No.12, pp.1833 -1838. BaokuanLiand Fumitaka Tsukihashi: An Investigation on Vortexing Flow Patterns inWater Model of Continuous Casting Mold,ISIJ International,vol.45, 2005,No.1, pp.30-36. BaokuanLi, Fang Wang, F. Tsukihashi: Current,Magnetic Field and JouleHeating in an Electroslag Remelting Process,ISIJ International,vol.52, No.7, 2012. BaokuanLi, Fumitaka Tsukihashi: Numerical Estimation of the Effect of the MagneticField Application On the Motion of Inclusion particles in slab continuouscasting of steel,ISIJ International, vol.43, No.6, 2003, pp.923-931. BaokuanLiand Fumitaka Tsukihashi: Effect of Static Magnetic Field on Mass Transfer inSlab Continuous Casting of Steel,ISIJ International, vol.41, No.8,2001.pp.844-850. BaokuanLi: Fluid Flow and Mixing Process in Bottom Stirring Electric Arc Furnace withMulti-plug,ISIJ International, vol.40, No.9, 2000, pp.863-869. BaokuanLiand Fumitaka Tsukihashi: Modeling of the Circulating Flow in RH DegassingVessel Water Model Designed for Two- and Multi- leg Operation.ISIJ International, vol.40, No.12, 2000, pp1203-1209. 李宝宽,代凤羽,齐凤升,杨冉。双水口注流连铸复合钢坯结晶器流场和合金元素浓度场研究。金属学报,vol.46, No.6, 2010, pp.736-742. 李宝宽,顾明言,齐凤升,王芳,周谦:底吹钢包内气/钢液/渣三相流模型及渣层行为的研究,金属学报,2008,vol.44, No.10,pp1198-1202. 李宝宽,齐凤升,王芳,刘杰:利用弯水口增加离心式中间包钢液旋流强度的研究,金属学报,2007,Vol.43, No.3,pp.303-306. 杨刚,李宝宽,于洋,齐凤升:薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析,金属学报,2007,Vol.43, No.3,pp.332-336. 李维彪,王芳,齐凤升,李宝宽:结晶器喂钢带连铸坯凝固过程数学模型,金属学报,2007,Vol.43, No.11, pp.1191-1194. 于洋,李宝宽:钢连铸电磁搅拌工艺中电磁力的计算,金属学报,2006,Vol.42, No.5,No. 540-544。 李宝宽,霍慧芳,栾叶君,齐凤升:RH真空脱气系统循环流动的均相流模型,金属学报,vol.41, 2005, No.1,pp.60-66. 李宝宽,霍慧芳,栾叶君:流动控制结晶器内磁场对夹杂物粒子群运动的影响,金属学报,vol.39, No.9, 2003,pp.932-937. 李宝宽,李东辉:连铸结晶器内钢液涡流现象的水模型观察和数值模拟,,金属学报,2002,vol.38. No.3, pp. 315-320. 李宝宽:多管真空循环脱气系统循环流动的数学模型,金属学报,2001,vol.37,No.10, pp.1100- 1106.
参与研发的成果
  • 1.电磁冶金新工艺中钢液流动理论与应用模型(东北大学);
  • 2. 电磁冶金新工艺中流动理论与应用模型(东北大学);
  • 3. 复合脱氧剂(东北大学冶金技术研究所有限公司);
  • 4. 钢精炼过程热流体流动现象的基础研究(东北大学);
  • 5. 钢精炼与连铸工艺中流动理论和应用模型(东北大学);
  • 6. 连铸中间包湍流控制器(东北大学冶金技术研究所有限公司);
  • 7. 纳米结构合金钢(东北大学冶金技术研究所有限公司);
参与鉴定的成果
  • 1.300t铁水运输车(大连重工·起重集团有限公司);
  • 2. 40.5MVA密闭电石炉(大连重工·起重集团有限公司);
  • 3. 400四拐曲轴扭振分析及4M125-100新氢压缩机研究(沈阳理工大学);
  • 4. 4M12-90/35氧气压缩机研制(辽宁科技学院);
  • 5. 仿梯形齿迷宫密封结构研究及6K-375MG迷宫压缩机研制(沈阳理工大学);
  • 6. 基于自由基反应本质机理的燃烧现象及火焰场规律研究(东北大学);
  • 7. 两炉一机中间再热流化床机组控制策略研究(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院);
  • 8. 全自动自清洗叠(盘);
  • 9.片式过滤机(罗兰德流体控制(营口);
  • 10.有限公司);
  • 11. 润滑系统特征部件流动特性研究及LG-RHZ/6石油润滑系统工作站研制(沈阳理工大学);
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