炼钢中的计算流体力学
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作者李宝宽,刘中秋 著
出版社冶金工业出版社
ISBN9787502472658
出版时间2016-09
版次1
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
页数239页
字数382千字
定价58元
货号SC:9787502472658
上书时间2024-11-08
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作者简介:
李宝宽，1963年生，辽宁辽阳人。教授，博士生导师。1992年毕业于东北工学院（现东北大学），获博士学位。1998~2000年于日本东京大学做博士后研究，2006~2007年于美国普渡大学做访问学者。美国钢铁学会(AIST)、日本铁钢学会(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。主要研究方向：金属精炼与连铸工艺中热物理过程及模型化，能源与环境工程中热物理过程及模型化。主持了国家高技术研究发展计划、国家自然科学基金（面上、重点、靠前合作）等10余个项目。其中包括重大地区靠前交流项目“双合金汽轮机转子电渣重熔接续制备的科学基础”，国家自然科学基金重点项目“核电用大型钢锭电渣重熔技术的基础研究”，国家高技术研究发展计划（863计划）项目“利用电磁搅拌改善电渣重熔模具钢组织结构的研究”等；并参与了国家重大科技专项“大型电渣重熔炉设备”等多项国家重点项目。承担了多个横向课题。
精彩内容:
钢的冶炼是在熔融状态下进行的，故钢液的流动现象具有特别重要的意义。钢液是高温熔体，在其流动的同时也伴随着热量的传递，故可称钢液为“热流体”。普通流体力学的研究方法可以用于研究热流体流动现象，数值计算方法是可利用的最重要的方法之一。炼钢中的热流体流动现象又具有不同于普通流体力学的特点。因而，如何利用普通流体力学的计算方法模拟炼钢中的热流体流动现象是本书的特色。
冶金学在经历了热力学、动力学和反应工程学阶段后，现已发展到过程模拟阶段，即对冶炼的全过程进行直接模拟阶段。过程模拟是目前世界范围内冶金学界最活跃的研究领域之一。建立数学模型是进行过程模拟的前提，因流体流动过程往往是制约钢的冶炼效率提高的“瓶颈”，故描述流动过程的模型是构成全过程模型的基础，而且全过程模型方程的求解方法也是以流动方程为核心而展开的。要正确地模拟炼钢过程中的复杂现象，不但要深刻了解现象的物理本质，而且还要掌握数值计算方法，通晓计算机技术。
随着计算流体力学在炼钢领域中的快速发展，已有大量数值模拟方面的研究论文发表，但还没有一本系统介绍现代炼钢中计算流体力学方面的书，涉及从流动理论、数值方法到应用技术等各个方面。著者及其课题组长期从事炼钢领域计算流体力学研究，我们将课题组多年来的研究成果系统化，并结合国内外专家学者在该领域的近期新研究成果，撰写成本书，希望其能够促进我国炼钢工艺理论的发展和创新。
本书共十一章。可分为三大部分，即流动理论、数值方法和应用研究结果。前三章介绍了炼钢中的流体流动现象、模型化及湍流计算方法。第四章介绍了炼钢中计算流体力学的数值方法。第五至第十一章介绍了计算流体力学方法在模拟炼钢中传输现象的应用研究结果，包括多相流动模拟；流动、电磁、温度多物理场耦合模拟；优选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。
李宝宽教授进行全书的整体构思和统稿工作。
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内容简介:
本书可分为三大部分，即流动理论、数值方法和应用技术。前三章介绍了炼钢中的流体流动现象、模型化及湍流计算方法。第四章介绍了炼钢中计算流体力学的数值方法。第五至第九章介绍了计算流体力学方法在模拟炼钢中传输现象的应用技术，包括多相流动模拟；流动、电磁、温度多物理场耦合模拟；优选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。
目录:
1绪论
1.1钢液的流动现象及冶金功能
1.1.1钢包精炼
1.1.2中间包冶金
1.1.3结晶器冶金
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概述
1.3.1钢包精炼过程数值模拟
1.3.2中间包冶金过程数值模拟
1.3.3结晶器冶金过程数值模拟
参考文献
2炼钢中的流体流动现象及模型化
2.1CFD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
2.2.1RANS控制方程
2.2.2LES控制方程
2.3多相流动
2.3.1离散相模型
2.3.2VOF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
3炼钢中的湍流模型
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
3.3.2RNGk—ε模型
3.3.3标准k—ω模型
3.3.4SSTk—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
4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
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