《钢的精炼过程数学物理模拟》求取 ⇩

1绪论1

1.1 现代冶金工艺、理论和研究方法的发展1

1.2 数学物理模拟研究方法的作用3

1.3 数学模拟研究技术的发展和现状6

1.4 钢水精炼过程研究的目的和意义9

参考文献12

2浸入式气流喷吹熔池的主要特征16

2.1气体射流的特性16

2.1.1 亚音速自由射流和限制射流的特性16

2.1.2 气体射流的穿透深度20

2.1.3 浸入式水平气体射流的轨迹21

2.1.4 浸入式水平气粉射流的轨迹25

2.2熔池中气泡的行为30

2.2.1 气泡形核生成30

2.2.2 气泡孔口生成31

2.2.3 液体中气泡的形状34

2.2.4 液体中单个气泡的运动37

2.2.5 两相区中气泡群的行为38

2.2.6 孔口气泡流和连续流41

2.3气泡泵起现象的全浮力模型42

2.3.1 钢包底吹氩循环流场的基本结构43

2.3.2 喷吹钢包中流体流动现象的实验研究46

2.3.3 全浮力模型的数学描述49

2.3.4 全浮力模型的应用和讨论54

2.4 喷吹气体对熔池的搅拌功分析55

参考文献58

3钢水精炼过程数值模拟计算程序的设计原理及构成63

3.1钢水精炼反应器内湍流流动的数学描述63

3.1.1 湍流流动的数学描述63

3.1.2 湍流模型65

3.1.3 壁函数68

3.2 描述钢水精炼传输过程的基本方程70

3.3流场的计算方法73

3.3.1 流场计算的困难和方法74

3.3.2 交错网格74

3.4二维柱坐标系下基本方程的离散化76

3.4.1 差分方程的通式76

3.4.2 动量方程的离散化方程79

3.4.3 压力校正方程80

3.4.4 压力方程82

3.4.5 差分方程的求解82

3.4.6 SIMPLE和SIMPLER算法85

3.5三维适体坐标系下的离散化86

3.5.1 适体坐标的特点与选择87

3.5.2 积分微元体与速度矢量的定义88

3.5.3 离散化方法93

3.5.4 动量方程中速度分量的修正95

3.5.5 SIMPLE算法和差分方程的求解96

3.6 壁函数的设定98

3.7 边界条件99

3.8TPS-2D计算程序概况100

3.8.1 计算程序框图100

3.8.2 计算程序中的变量及符号说明102

3.8.3 计算网格生成子程序104

3.8.4 计算有效粘度子程序105

3.8.5 赋常数和初值子程序105

3.8.6 动量方程(u分量)计算子程序107

3.8.7 动量方程(υ分量)计算子程序110

3.8.8 速度校正子程序112

3.8.9 ε方程子程序112

3.8.10 k方程子程序114

3.8.11 计算ε和κ方程系数的子程序115

3.8.12 计算对流扩散项系数(乘方格式)的子程序117

3.8.13 压力校正方程子程序117

3.8.14 计算压力方程的子程序118

3.8.15 计算压力和压力校正方程系数的子程序119

3.8.16 输出结果处理子程序120

参考文献121

4物理模型的建立及测量技术123

4.1物理模型的建立方法123

4.1.1 几何相似123

4.1.2 动力相似124

4.2 两相区气泡特性的测定方法126

4.3 物理模型中流速的测定方法129

4.4 物理模型中混合特性的测定131

4.5 物理模型中温度分布的测定132

4.6 实际钢包中钢水速度的测定135

参考文献139

5底吹氩精炼钢包内流动和混合过程的数学物理模拟141

5.1 概述141

5.2气液两相区结构143

5.2.1 两相区结构模型143

5.2.2 两相区结构模型对流场计算结果的影响146

5.3吹氩钢包内钢水流动的基本规律150

5.3.1 循环流150

5.3.2 表面水平流151

5.3.3 钢包下部流层流动153

5.4喷吹钢包内三维流动的数值模拟154

5.4.1 控制方程155

5.4.2 三维数学模型的验证156

5.4.3 单喷嘴喷吹钢包内流动场的数学物理模拟160

5.4.4 多喷嘴喷吹钢包内流动场的数学物理模拟163

5.5喷吹钢包内混合过程167

5.5.1 混合过程和混合时间167

5.5.2 以实验数据为基础的混合模型168

5.5.3 混合过程和混合时间的数理研究方法171

5.6喷吹钢包内混合过程的数模分析172

5.6.1 供气量对混合时间的影响174

5.6.2 喷嘴布置对混合时间的影响175

5.6.3 示踪剂加入位置的影响175

5.6.4 钢包锥度的影响177

5.7 混合时间的数学表达式179

参考文献180

6.CAS-OB钢包内钢水的流动和传热规律185

6.1概述185

6.2CAS-OB过程特征分析186

6.2.1 铝(或硅)氧化放热187

6.2.2 底吹氩驱动的循环流187

6.3CAS-OB过程的数学模拟189

6.3.1 研究体系和假设189

6.3.2 基本方程和边界条件190

6.4CAS-OB包内的湍流流动特征191

6.4.1 CAS-OB钢包内循环流的基本特征191

6.4.2 CAS-OB钢包内浸渍管深度对流动和湍动能耗散的影响195

6.5 CAS-OB包内温度动态分布197

参考文献201

7水平喷吹精炼反应器内流动和混合过程的模拟203

7.1 概述203

7.2 水平气体射流在液体中的特征206

7.3数学模拟207

7.3.1 流体流动208

7.3.2 示踪剂浓度方程209

7.3.3 射流的处理209

7.3.4 数值求解211

7.4熔池中的流动211

7.4.1 计算结果的验证211

7.4.2 水平喷吹熔池中的流动特征212

7.4.3 水平喷吹与偏心底吹的比较218

7.4.4 水平喷吹与中心底吹的比较219

7.5 插入式单孔侧吹喷枪不同喷吹位置的流场和混合时间220

参考文献222

8喷吹钢包顶渣卷混的数学物理模拟223

8.1 物理模型观察224

8.2渣钢卷混现象的数学分析225

8.2.1 基本方程226

8.2.2 初始条件228

8.2.3 求解228

8.3计算结果和分析229

8.3.1 韦伯数较小(Webc<6)下的界面行为229

8.3.2 Webc数值增大后的界面行为230

8.4渣钢界面临界卷混条件231

8.4.1 卷混出现的临界条件231

8.4.2 喷吹钢包内顶渣出现卷混的工艺条件233

8.5 喷吹钢包中渣金界面卷混的数值模拟235

参考文献238

9钢中喂线熔化过程的数学物理模拟240

9.1钢中喂铝线工艺概述241

9.1.1 喂线法在炼钢生产中的应用241

9.1.2 喂入铝线在钢中升温、熔化的基本特征242

9.2钢中喂铝线过程的实验研究243

9.2.1 热态实验方法和装置243

9.2.2 热态实验结果246

9.3钢中喂入铝线升温熔化过程的数学模拟248

9.3.1 数学模型249

9.3.2 初始条件和边界条件250

9.3.3 数值求解251

9.3.4 计算结果251

9.4数模计算与实验结果比较及研究结果应用256

9.4.1 数模计算与热态实验结果的比较256

9.4.2 研究结果的应用256

参考文献258

译名对照260

索引261