内容简介:
《炼钢中的计算流体力学》共11章，系统地阐述了计算流体力学在炼钢中的应用，涉及从流动理论、数值方法到应用技术等各个方面。将现代流体力学中的新理论和新方法应用于金属冶炼过程，重点介绍了作者多年来在揭示高温熔体流动规律、发展工艺过程的数学模型和改善工艺操作等方面取得的一些有价值的研究成果，包括多相流动；流场、电磁场和温度场的耦合；先进湍流模拟方法的应用及人口平衡模型在炼钢过程中的应用等。　　《炼钢中的计算流体力学》可供高等院校冶金、化工和热能工程方面的教师、学生阅读，也可供广大冶金企业和科研机构的科研工作者参考

目 录前 言目 录第一章 绪论1.1 钢液的流动现象及冶金功能1.2 流体流动的研究方法1.3 计算流体力学在炼钢中的应用参考文献第二章 炼钢中的流体流动现象及模型化2.1 CFD基本控制方程2.1.1 连续性方程2.1.2 动量方程2.1.3 能量方程2.1.4 湍流附加方程2.1.5 初始条件及边界条件2.2 单相流动2.2.1 RANS控制方程2.2.2 LES控制方程2.3 多相流动2.3.1 离散相模型2.3.2 VOF模型2.3.3 双流体模型2.4 相变流动2.4.1 钢液运动方程2.4.2 凝固过程能量方程2.5 电磁场2.5.1 磁场的计算2.5.2 流场的计算2.5.3 电磁力的计算参考文献第三章 炼钢中的湍流模拟方法3.1 湍流数值模拟方法3.2 直接数值模拟3.3 雷诺时均模拟3.3.1 标准k-ε模型3.3.2 RNG k-ε模型3.3.3 标准κ-ω模型3.3.4 SST κ-ω模型3.3.5 雷诺压力模型3.3.6 模型的缺陷3.4 大涡模拟3.4.1 基本思想3.4.2 滤波3.4.3 大涡模拟控制方程3.4.4 亚格子模型参考文献第四章 计算流体力学的数值方法4.1 常用的数值求解方法4.1.1 有限差分法4.1.2 有限体积法4.1.3 有限元法划分4.3 对流-扩散方程的离散格式4.3.1 中心差分和迎风差分4.3.2 混合格式、指数格式及乘方格式4.3.3 二阶迎风格式4.3.4 QUICK格式4.3.5 不同离散格式的对比4.4 压力修正法4.4.1 基本思想4.4.2 SIMPLE算法4.4.3 修订的SIMPLE算法4.4.4 COUPLED算法4.4.5 不同压力修正法的对比4.5 代数方程的数值解法4.5.1 直接方法4.5.2 迭代方法4.5.3 其他迭代法4.5.4 加速技术参考文献第五章 钢包内钢-渣-气三相流动5.1 钢-渣-气三相流动的数学建模5.1.1 基本假设5.1.2 控制方程5.1.3 模型建立及网格化5.1.4 边界条件5.2 钢包内钢液流动的基本特征5.3 钢包内钢液流动行为的控制5.3.1 氩气流量的控制5.3.2 喷嘴位置对钢包内钢液流动的影响5.3.3 喷嘴角度对钢包内钢液流动的影响参考文献第六章 感应加热中间包内的流动及夹杂物运动6.1 磁/热/流耦合模型的建立6.1.1 基本假设6.1.2 电磁场6.1.3 流体流动6.1.4 传热过程6.1.5 模型建立及网格化6.1.6 边界条件6.2 磁流体流动与传热耦合数值分析6.2.1 模型验证6.2.2 电磁场分布6.2.3 钢液的流动情况6.2.4 钢液温度分布6.2.5 示踪剂浓度分布6.3 夹杂物运动6.3.1 物理模型及网格6.3.2 夹杂物运动的数学模型6.3.3 结果与分析参考文献第七章 结晶器内钢液瞬态非对称流动的大涡模拟7.1 大涡模拟数学模型7.1.1 基本方程7.1.2 模型建立及网格化7.1.3 数值细节7.2 模型的验证7.3 瞬态流场结构7.4 偏流流场及周期性分析7.5 漩涡结构及产生机理参考文献第八章 结晶器凝固前沿氩气泡和夹杂物的瞬态运动8.1 凝固过程数学模型8.1.1 连续介质大涡模拟运动方程8.1.2 凝固过程能量方程8.1.3 数值细节8.2 颗粒传输与捕捉模型8.2.1 颗粒传输模型8.2.2 颗粒动态捕捉模型8.3 模型的验证8.4 凝固坯壳内的瞬态流场8.5 氩气泡和夹杂物的瞬态运动及统计8.5.1 瞬态运动分布8.5.2 捕捉统计参考文献第九章 氩气-钢液两相瞬态非对称流动的大涡模拟9.1 Euler-Euler-LES模型9.1.1 Euler-Euler双流体模型9.1.2 LES模型9.1.3 气泡诱导湍流9.1.4 相间作用力模型9.1.5 数值细节9.2 模型的验证9.3 氩气-钢液两相瞬态流动结果与分析9.3.1 瞬时含气率分布9.3.2 两相瞬态流场结构9.3.3 两相偏流流场9.3.4 上表面裸露点9.4 拉速对两相流动的影响9.5 吹气量对两相流动的影响参考文献第十章 结晶器内多尺寸泡状流的人口平衡模型10.1 多组群质量传递模型数学建模10.1.1 双流体MUSIG模型10.1.2 气泡的破碎率10.1.3 气泡的聚并率10.1.4 模型的封闭10.1.5 数值细节10.2 气泡粒径对气液两相流动的影响10.2.1 含气率分布10.2.2 钢液流型10.3 数值方法的考核10.3.1 网格独立性考核10.3.2 弥散相子气泡组考核10.4 多尺寸泡状流预测结果与分析10.4.1 含气率分布10.4.2 水流型10.4.3 Sauter平均粒径分布10.5 问题与展望参考文献发表的相关期刊论文