鋼的精煉過程數(shù)學(xué)物理模擬

內(nèi)容概要

內(nèi)容簡介
本書介紹以鋼包吹氬為基礎(chǔ)的鋼水精煉過程的數(shù)學(xué)物理模擬研究，主要
內(nèi)容包括理論分析，實驗室研究，現(xiàn)場測定和數(shù)學(xué)模擬方法及結(jié)果；介紹了吹
氣攪拌金屬熔池中氣體射流的穿透、氣泡形成、氣泡泵現(xiàn)象、渣鋼界面卷混的
理論和實驗研究結(jié)果；以全浮力模型為基礎(chǔ)，對氣體攪拌熔池中的流動、傳熱
和混合過程進行了數(shù)學(xué)物理模擬。本書還對物理模型和數(shù)學(xué)模型的建立、程序
編制和計算方法作了介紹。本書可供冶金專業(yè)本科生、研究生、教師和工程技
術(shù)人員參考。

作者簡介

作者簡介
蕭澤強，1934年生，
湖南長沙人，1953年武
昌鋼鐵學(xué)校冶煉?？飘?br />業(yè)，1961年東北工學(xué)院
煉鋼專業(yè)本科畢業(yè)后留
校工作，曾任東北大學(xué)
博士生導(dǎo)師，冶金傳輸
原理及反應(yīng)工程研究室
主任?，F(xiàn)任東北大學(xué)教
授，中南工業(yè)大學(xué)博士
生導(dǎo)師。1973年赴阿爾
巴尼亞地拉那大學(xué)任教
一年。1978～1980年以
訪問學(xué)者身份在瑞典皇
家工學(xué)院從事噴射冶金
技術(shù)和理論研究，1988
～1995年先后擔任該院
過程冶金系研究生教育
和科研客座顧問。主要
研究領(lǐng)域為氧氣轉(zhuǎn)爐煉
鋼、鋼的噴吹精煉、連
續(xù)澆鑄和冶金反應(yīng)工程
學(xué)基礎(chǔ)。80年代以來，
在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)
表論文近百篇。
作者簡介
朱苗勇，1965年生，
浙江紹興人。1988年東北
工學(xué)院鋼鐵冶煉專業(yè)本科
畢業(yè)，分別于1991年、
1994年在東北大學(xué)冶金傳
輸原理及反應(yīng)工程研究室
獲碩士和博士學(xué)位。現(xiàn)任
東北大學(xué)鋼鐵冶金系副教
授，中國金屬學(xué)會冶金反
應(yīng)工程學(xué)學(xué)術(shù)委員會委員。
在攻讀學(xué)位和從事博士后
研究中，曾三次應(yīng)邀赴日
本新日鐵公司承擔課題研
究。1998年受瑞典皇家工
學(xué)院理論冶金系邀請，赴
瑞從事合作科研。研究方
向為：CFD應(yīng)用基礎(chǔ)爐
外精煉和連續(xù)鑄鋼。已在
國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和重要會
議上發(fā)表論文30余篇。

書籍目錄

目錄
1緒論
1.1現(xiàn)代冶金工藝、理論和研究方法的發(fā)展
1.2數(shù)學(xué)物理模擬研究方法的作用
1.3數(shù)學(xué)模擬研究技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.4鋼水精煉過程研究的目的和意義
參考文獻
2浸入式氣流噴吹熔池的主要特征
2.1氣體射流的特性
2.1.1亞音速自由射流和限制射流的特性
2.1.2氣體射流的穿透深度
2.1.3浸入式水平氣體射流的軌跡
2.1.4浸入式水平氣粉射流的軌跡
2.2熔池中氣泡的行為
2.2.1氣泡形核生成
2.2.2氣泡孔口生成
2.2.3液體中氣泡的形狀
2.2.4液體中單個氣泡的運動
2.2.5兩相區(qū)中氣泡群的行為
2.2.6孔口氣泡流和連續(xù)流
2.3氣泡泵起現(xiàn)象的全浮力模型
2.3.1鋼包底吹氬循環(huán)流場的基本結(jié)構(gòu)
2.3.2噴吹鋼包中流體流動現(xiàn)象的實驗研究
2.3.3全浮力模型的數(shù)學(xué)描述
2.3.4全浮力模型的應(yīng)用和討論
2.4噴吹氣體對熔池的攪拌功分析
參考文獻
3鋼水精煉過程數(shù)值模擬計算程序的設(shè)計原理及構(gòu)成
3.1鋼水精煉反應(yīng)器內(nèi)湍流流動的數(shù)學(xué)描述
3.1.1湍流流動的數(shù)學(xué)描述
3.1.2湍流模型
3.1.3壁函數(shù)
3.2描述鋼水精煉傳輸過程的基本方程
3.3流場的計算方法
3.3.1流場計算的困難和方法
3.3.2交錯網(wǎng)格
3.4二維柱坐標系下基本方程的離散化
3.4.1差分方程的通式
3.4.2動量方程的離散化方程
3.4.3壓力校正方程
3.4.4壓力方程
3.4.5差分方程的求解
3.4.6SIMPLE和SIMPLER算法
3.5三維適體坐標系下的離散化
3.5.1適體坐標的特點與選擇
3.5.2積分微元體與速度矢量的定義
3.5.3離散化方法
3.5.4動量方程中速度分量的修正
3.5.5SIMPLE算法和差分方程的求解
3.6壁函數(shù)的設(shè)定
3.7邊界條件
3.8TPS2D計算程序概況
3.8.1計算程序框圖
3.8.2計算程序中的變量及符號說明
3.8.3計算網(wǎng)格生成子程序
3.8.4計算有效粘度子程序
3.8.5賦常數(shù)和初值子程序
3.8.6動量方程（u分量）計算子程序
3.8.7動量方程（v分量）計算子程序
3.8.8速度校正子程序
3.8.9ε方程子程序
3.8.10k方程子程序
3.8.11計算ε和k方程系數(shù)的子程序
3.8.12計算對流擴散項系數(shù)（乘方格式）的子程序
3.8.13壓力校正方程子程序
3.8.14計算壓力方程的子程序
3.8.15計算壓力和壓力校正方程系數(shù)的子程序
3.8.16 輸出結(jié)果處理子程序
參考文獻
4物理模型的建立及測量技術(shù)
4.1物理模型的建立方法
4.1.1幾何相似
4.1.2動力相似
4.2兩相區(qū)氣泡特性的測定方法
4.3物理模型中流速的測定方法
4.4物理模型中混合特性的測定
4.5物理模型中溫度分布的測定
4.6實際鋼包中鋼水速度的測定
參考文獻
5底吹氬精煉鋼包內(nèi)流動和混合過程的數(shù)學(xué)物理模擬
5.1概述
5.2氣液兩相區(qū)結(jié)構(gòu)
5.2.1兩相區(qū)結(jié)構(gòu)模型
5.2.2兩相區(qū)結(jié)構(gòu)模型對流場計算結(jié)果的影響
5.3吹氬鋼包內(nèi)鋼水流動的基本規(guī)律
5.3.1循環(huán)流
5.3.2表面水平流
5.3.3鋼包下部流層流動
5.4噴吹鋼包內(nèi)三維流動的數(shù)值模擬
5.4.1控制方程
5.4.2三維數(shù)學(xué)模型的驗證
5.4.3單噴嘴噴吹鋼包內(nèi)流動場的數(shù)學(xué)物理模擬
5.4.4多噴嘴噴吹鋼包內(nèi)流動場的數(shù)學(xué)物理模擬
5.5噴吹鋼包內(nèi)混合過程
5.5.1混合過程和混合時間
5.5.2以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的混合模型
5.5.3混合過程和混合時間的數(shù)理研究方法
5.6噴吹鋼包內(nèi)混合過程的數(shù)模分析
5.6.1供氣量對混合時間的影響
5.6.2噴嘴布置對混合時間的影響
5.6.3示蹤劑加入位置的影響
5.6.4鋼包錐度的影響
5.7混合時間的數(shù)學(xué)表達式
參考文獻
6CAS－OB鋼包內(nèi)鋼水的流動和傳熱規(guī)律
6.1概述
6.2CAS－OB過程特征分析
6.2.1鋁（或硅）氧化放熱
6.2.2底吹氬驅(qū)動的循環(huán)流
6.3CAS－OB過程的數(shù)學(xué)模擬
6.3.1研究體系和假設(shè)
6.3.2基本方程和邊界條件
6.4CASOB包內(nèi)的湍流流動特征
6.4.1CAS－OB鋼包內(nèi)循環(huán)流的基本特征
6.4.2CAS－OB鋼包內(nèi)浸漬管深度對流動和湍動能耗散的影響
6.5CAS－OB包內(nèi)溫度動態(tài)分布
參考文獻
7水平噴吹精煉反應(yīng)器內(nèi)流動和混合過程的模擬
7.1概述
7.2水平氣體射流在液體中的特征
7.3數(shù)學(xué)模擬
7.3.1流體流動
7.3.2示蹤劑濃度方程
7.3.3射流的處理
7.3.4數(shù)值求解
7.4熔池中的流動
7.4.1計算結(jié)果的驗證
7.4.2水平噴吹熔池中的流動特征
7.4.3水平噴吹與偏心底吹的比較
7.4.4水平噴吹與中心底吹的比較
7.5插入式單孔側(cè)吹噴槍不同噴吹位置的流場和混合時間
參考文獻
8噴吹鋼包頂渣卷混的數(shù)學(xué)物理模擬
8.1物理模型觀察
8.2渣鋼卷混現(xiàn)象的數(shù)學(xué)分析
8.2.1基本方程
8.2.2初始條件
8.2.3求解
8.3計算結(jié)果和分析
8.3.1韋伯數(shù)較小（Webc＜6）下的界面行為
8.3.2Webc數(shù)值增大后的界面行為
8.4渣鋼界面臨界卷混條件
8.4.1卷混出現(xiàn)的臨界條件
8.4.2噴吹鋼包內(nèi)頂渣出現(xiàn)卷混的工藝條件
8.5噴吹鋼包中渣金界面卷混的數(shù)值模擬
參考文獻
9鋼中喂線熔化過程的數(shù)學(xué)物理模擬
9.1鋼中喂鋁線工藝概述
9.1.1喂線法在煉鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用
9.1.2喂入鋁線在鋼中升溫、熔化的基本特征
9.2鋼中喂鋁線過程的實驗研究
9.2.1熱態(tài)實驗方法和裝置
9.2.2熱態(tài)實驗結(jié)果
9.3鋼中喂入鋁線升溫熔化過程的數(shù)學(xué)模擬
9.3.1數(shù)學(xué)模型
9.3.2初始條件和邊界條件
9.3.3數(shù)值求解
9.3.4計算結(jié)果
9.4數(shù)模計算與實驗結(jié)果比較及研究結(jié)果應(yīng)用
9.4.1數(shù)模計算與熱態(tài)實驗結(jié)果的比較
9.4.2研究結(jié)果的應(yīng)用
參考文獻
譯名對照
索引

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