图书介绍
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- 李宝宽，刘中秋著 著
- 出版社： 北京：冶金工业出版社
- ISBN：9787502472658
- 出版时间：2016
- 标注页数：239页
- 文件大小：39MB
- 文件页数：253页
- 主题词：炼钢－计算流体力学
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图书目录
1 绪论1
1.1 钢液的流动现象及冶金功能1
1.1.1 钢包精炼1
1.1.2 中间包冶金2
1.1.3 结晶器冶金3
1.2 流体流动的研究方法4
1.3 计算流体力学在炼钢中的应用概述5
1.3.1 钢包精炼过程数值模拟5
1.3.2 中间包冶金过程数值模拟7
1.3.3 结晶器冶金过程数值模拟8
参考文献9
2 炼钢中的流体流动现象及模型化12
2.1 CFD基本控制方程12
2.1.1 连续性方程12
2.1.2 动量方程13
2.1.3 能量方程15
2.1.4 湍流附加方程18
2.1.5 初始条件及边界条件19
2.2 单相流动20
2.2.1 RANS控制方程20
2.2.2 LES控制方程21
2.3 多相流动22
2.3.1 离散相模型22
2.3.2 VOF模型26
2.3.3 双流体模型27
2.4 相变流动28
2.4.1 钢液运动方程29
2.4.2 凝固过程能量方程30
2.5 电磁场31
2.5.1 磁场的计算31
2.5.2 流场的计算31
2.5.3 电磁力的计算31
参考文献32
3 炼钢中的湍流模型34
3.1 湍流数值模拟方法34
3.2 直接数值模拟35
3.3 雷诺时均模拟36
3.3.1 标准k-ε模型37
3.3.2 RNG k-ε模型38
3.3.3 标准k-ω模型39
3.3.4 SST k-ω模型41
3.3.5 雷诺压力模型43
3.3.6 模型的缺陷46
3.4 大涡模拟46
3.4.1 基本思想47
3.4.2 滤波47
3.4.3 大涡模拟控制方程49
3.4.4 亚格子模型50
参考文献53
4 计算流体力学的数值方法55
4.1 常用的数值求解方法55
4.1.1 有限差分法55
4.1.2 有限体积法58
4.1.3 有限元法61
4.2 计算区域的划分62
4.3 对流-扩散方程的离散格式63
4.3.1 中心差分和迎风差分64
4.3.2 混合格式、指数格式及乘方格式66
4.3.3 二阶迎风格式69
4.3.4 QUICK格式70
4.3.5 不同离散格式的对比72
4.4 压力修正法73
4.4.1 基本思想73
4.4.2 SIMPLE算法73
4.4.3 修订的SIMPLE算法75
4.4.4 COUPLED算法78
4.4.5 不同压力修正法的对比79
4.5 代数方程的数值解法80
4.5.1 直接方法81
4.5.2 迭代方法83
4.5.3 加速技术83
参考文献84
5 钢包内钢-渣-气三相流动85
5.1 钢-渣-气三相流动的数学建模85
5.1.1 基本假设85
5.1.2 控制方程86
5.1.3 模型建立及网格化87
5.1.4 边界条件87
5.2 钢包内钢液流动的基本特征88
5.3 钢包内钢液流动行为的控制89
5.3.1 氩气流量的控制89
5.3.2 喷嘴位置对钢包内钢液流动的影响93
5.3.3 喷嘴角度对钢包内钢液流动的影响97
5.4 大涡模拟在钢包中的应用101
5.4.1 数学模型101
5.4.2 气泡合并行为及粒径分布103
5.4.3 非稳态渣-金界面行为104
5.4.4 剪切流及卷渣现象105
参考文献107
6 感应加热中间包内的流动及夹杂物运动108
6.1 磁／热／流耦合模型的建立109
6.1.1 基本假设109
6.1.2 电磁场109
6.1.3 流体流动111
6.1.4 传热过程111
6.1.5 模型建立及网格化111
6.1.6 边界条件113
6.2 磁流体流动与传热耦合数值分析113
6.2.1 模型验证113
6.2.2 电磁场分布115
6.2.3 钢液的流动情况118
6.2.4 钢液温度分布120
6.2.5 示踪剂浓度分布126
6.3 夹杂物运动127
6.3.1 物理模型及网格127
6.3.2 夹杂物运动的数学模型127
6.3.3 结果与分析128
参考文献142
7 结晶器内钢液瞬态非对称流动的大涡模拟144
7.1 大涡模拟数学模型144
7.1.1 基本方程144
7.1.2 模型建立及网格化145
7.1.3 数值细节146
7.2 模型的验证147
7.3 瞬态流场结构149
7.4 偏流流场及周期性分析152
7.5 漩涡结构及产生机理157
参考文献159
8 结晶器凝固前沿氩气泡和夹杂物的瞬态运动161
8.1 凝固过程数学模型162
8.1.1 连续介质大涡模拟运动方程162
8.1.2 凝固过程能量方程163
8.1.3 数值细节163
8.2 颗粒传输与捕捉模型164
8.2.1 颗粒传输模型164
8.2.2 颗粒动态捕捉模型166
8.3 模型的验证167
8.4 凝固坯壳内的瞬态流场170
8.5 氩气泡和夹杂物的瞬态运动及统计171
8.5.1 瞬态运动分布171
8.5.2 捕捉统计175
参考文献178
9 氩气-钢液两相瞬态非对称流动的大涡模拟181
9.1 Euler-Euler-LES模型181
9.1.1 Euler-Euler双流体模型181
9.1.2 LES模型182
9.1.3 气泡诱导湍流182
9.1.4 相间作用力模型183
9.1.5 数值细节183
9.2 模型的验证185
9.3 氩气-钢液两相瞬态流动结果与分析186
9.3.1 瞬时含气率分布186
9.3.2 两相瞬态流场结构188
9.3.3 两相偏流流场191
9.3.4 上表面裸露点192
9.4 拉速对两相流动的影响193
9.5 吹气量对两相流动的影响196
参考文献199
10 结晶器内多尺寸泡状流的人口平衡模型201
10.1 多组群质量传递模型数学建模202
10.1.1 双流体MUSIG模型202
10.1.2 气泡的破碎率203
10.1.3 气泡的聚并率204
10.1.4 模型的封闭204
10.1.5 数值细节206
10.2 气泡粒径对气液两相流动的影响208
10.2.1 含气率分布208
10.2.2 钢液流型209
10.3 数值方法的考核211
10.3.1 网格独立性考核211
10.3.2 弥散相子气泡组考核212
10.4 多尺寸泡状流预测结果与分析213
10.4.1 含气率分布213
10.4.2 流场分布215
10.4.3 Sauter平均粒径分布216
参考文献219
11 气液两相流相间动量传递模型数值研究220
11.1 非均相MUSIG模型的建立220
11.1.1 非均相双流体MUSIG模型220
11.1.2 封闭的相间动量传递模型222
11.1.3 数值细节222
11.2 湍流传递机制数值研究225
11.3 相间作用力机制数值研究227
11.3.1 曳力227
11.3.2 侧升力229
11.3.3 虚拟质量力229
11.3.4 湍流离散力231
11.3.5 壁面润滑力233
11.4 实际氩气泡粒径的预测234
11.5 问题与展望236
参考文献236
索引238