冶金過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

《高等學(xué)校規(guī)劃教材·冶金過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)》是關(guān)于冶金過程數(shù)值模擬的教材。全書主要內(nèi)容包括數(shù)學(xué)模型方法基礎(chǔ)、冶金過程熱力學(xué)與動力學(xué)的數(shù)學(xué)模擬及冶金傳輸過程數(shù)值模擬三大部分。其中，冶金過程熱力學(xué)部分主要介紹化學(xué)反應(yīng)化學(xué)計量的矩陣表示、化學(xué)反應(yīng)自由能和平衡常數(shù)的計算、平衡體系組成的計算等；動力學(xué)部分主要介紹氣一固、氣一液及液一液三大類型反應(yīng)的過程動力學(xué)模擬方法，還介紹了反應(yīng)體系耦合反應(yīng)動力學(xué)模型；冶金傳輸過程數(shù)值模擬部分主要介紹傳輸過程數(shù)值模擬方法基礎(chǔ)、導(dǎo)熱問題的數(shù)值方法、對流與擴散問題的數(shù)值方法，以及流場計算簡介。附錄中列出了9個有關(guān)冶金過程中幾個常見數(shù)學(xué)問題的數(shù)值方法計算程序、5個有關(guān)熱力學(xué)和導(dǎo)熱問題數(shù)值方法的計算程序和3個實用的VB小程序?！陡叩葘W(xué)校規(guī)劃教材·冶金過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)》不僅注重冶金過程模擬方法的貫徹，而且對于較難理解的算法部分，給出較多例題，并力求通過“筆算”讓讀者了解有關(guān)算法的真正含義、方法和步驟，以便于讀者讀懂附錄給出的相應(yīng)的計算程序，并有助于讀者在此基礎(chǔ)上自行編寫其他的計算程序?！陡叩葘W(xué)校規(guī)劃教材·冶金過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)》可作為冶金工程專業(yè)本科生教材，也可供從事冶金工程的研究生和科技、工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1 數(shù)學(xué)模型方法基礎(chǔ)1.1 數(shù)學(xué)模型的分類1.1.1 按對現(xiàn)象認識程度的數(shù)學(xué)模型分類1.1.2 按其他特征的數(shù)學(xué)模型分類1.2 建立數(shù)學(xué)模型的方法和步驟1.2.1 初步研究1.2.2 建立數(shù)學(xué)模型1.2.3 模型參數(shù)的估算1.2.4 編制程序和計算1.2.5 模型適用性檢驗1.2.6 模型的應(yīng)用1.3 數(shù)學(xué)模型的選擇1.4 數(shù)學(xué)物理模擬研究方法的作用2 冶金熱力學(xué)和動力學(xué)的數(shù)學(xué)模擬2.1 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)計量的矩陣表示2.1.1 反應(yīng)體系內(nèi)物種的表示——原子矩陣2.1.2 化學(xué)反應(yīng)的表示——化學(xué)計量數(shù)矩陣2.1.3 體系獨立反應(yīng)數(shù)和獨立反應(yīng)方程的確定2.1.4 由原子系數(shù)矩陣確定化學(xué)計量數(shù)矩陣2.1.5 反應(yīng)過程中物質(zhì)的量的變化2.2 化學(xué)反應(yīng)的自由能和平衡常數(shù)2.2.1 化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能和平衡常數(shù)的矩陣表示2.2.2 由物質(zhì)的熱性質(zhì)計算反應(yīng)物質(zhì)的標準生成吉布斯自由能2.2.3 化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能和平衡常數(shù)的計算2.3 平衡體系組成的計算2.3.1 單一反應(yīng)的平衡體系2.3.2 同時平衡體系組成的計算2.4 組分活度的計算2.4.1 鐵液中組分活度的計算2.4.2 熔渣中組分活度的計算2.5 冶金過程動力學(xué)的數(shù)學(xué)模擬 ……3 傳輸過程數(shù)值模擬方法基礎(chǔ)4 導(dǎo)熱問題的數(shù)值方法5 對流與擴散問題的數(shù)值方法6 流場計算簡介附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

1 數(shù)學(xué)模型方法基礎(chǔ)數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空問、時間形式的科學(xué)。它具有概念抽象，邏輯嚴密，結(jié)論明確，體系完整，應(yīng)用廣泛的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是電子計算機的日益普及，使得數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛和深入。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類問題是科技工作者追求的目標，如今，已成為現(xiàn)代科技工作者的重要能力之一。數(shù)學(xué)模型(mathematical model)可簡單地定義為用數(shù)學(xué)語言描述的實際現(xiàn)象，是用數(shù)學(xué)語言描述現(xiàn)象特征的數(shù)學(xué)關(guān)系式(包括完整的方程組及全部單值條件)，是實際現(xiàn)象的一種數(shù)學(xué)簡化。數(shù)學(xué)模擬(mathematical modeling)是利用數(shù)學(xué)方法解決實際問題的一種實踐活動，即通過抽象、簡化、假設(shè)、引進變量等處理過程后將實際問題用數(shù)學(xué)方式表達，建立起數(shù)學(xué)模型，然后用先進的數(shù)學(xué)方法及計算機技術(shù)進行求解。數(shù)值模擬(numerical modelin9，numerical simulation)的含義與數(shù)學(xué)模擬基本相同，只是要求數(shù)學(xué)模型的求解必須采用數(shù)值計算方法，而計算過程往往要在電子計算機上進行。冶金過程數(shù)學(xué)模型往往都需要用數(shù)值方法進行求解。因此，狹義地說，數(shù)學(xué)模擬主要指數(shù)值模擬，即不僅把所研究的現(xiàn)象用數(shù)學(xué)方程式表示出來，而且要在計算機上進行數(shù)值解析。過程是指實際生產(chǎn)中的一個相對獨立的物質(zhì)處理單元。過程模擬是對某一過程的全部或部分現(xiàn)象以某種方式所作的再現(xiàn)。再現(xiàn)的目的是為了研究其原理、規(guī)律性及控制該過程的方法等。冶金過程數(shù)學(xué)模擬就是以數(shù)學(xué)模型方法來再現(xiàn)鋼鐵冶金過程中的各種現(xiàn)象，反映冶金過程的真實特征和本質(zhì)。數(shù)學(xué)模擬和數(shù)學(xué)模型的開發(fā)已成為當前冶金工程學(xué)科的重要研究領(lǐng)域之一。物理模擬是指在不同尺寸規(guī)模的某種實物及介質(zhì)上以物理方法再現(xiàn)所研究過程的某些特性。對某一冶金過程進行的水模型實驗研究就是冶金過程中應(yīng)用物理模擬的一個典型的例子。建立數(shù)學(xué)模型必須以足夠的物理知識為基礎(chǔ)，對過程參數(shù)間的相互作用關(guān)系要有明確的定性(概念)和定量(數(shù)據(jù))的理解，而且數(shù)學(xué)模型要靠物理模型來驗證其適用性。而物理模型也需要數(shù)學(xué)模型對其結(jié)果進行規(guī)律化和系統(tǒng)化。數(shù)學(xué)模擬和物理模擬是過程模擬的兩大類別，兩者可以相互補充。將兩種方法結(jié)合使用，稱為數(shù)學(xué)物理模擬。

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《高等學(xué)校規(guī)劃教材·冶金過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)》由冶金工業(yè)出版社出版。

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