冶金工程数学模型与应用基础

1 数学模型的基本概念和定义 1．1 模型的基本概念 1．2 各类模型在工程开发中的应用 1．2．1 模型的分类 1．2．2 模型在系统开发中的作用 1．3 数学模型 1．3．1 数学模型的定义及特点 1．3．2 数学模型的分类 1．3．3 数学模型的建立和使用 1．4 模拟和仿真 本章小结 思考题 参考文献 2 冶金工业及冶金学科的发展 2．1 冶金发展历史概述 2．2 钢铁工业的大发展 2．3 冶金学科发展概况 2．3．1化学冶金 2．3．2 冶金反应热力学 2．3．3 冶金反应动力学 2．3．4 宏观反应动力学 2．3．5 冶金反应工程学 2．3．6 时空多尺度的概念及其在冶金学中的应用 本章小结 思考题 参考文献 3 冶金工程常见数学模型简述 3．1 衡算模型 3．2 冶金热力学模型 3．3 冶金动力学模型 3．4 单元操作模型 3．4．1 水冷模 3．4．2 金属模 3．5 冶金反应工程模型 3．6 过程系统模型 3．6．1 过程系统模型分类 3．6．2 过程系统模型结构 3．6．3 系统优化 3．7 最优化模型 3．7．1 最优化问题形式 3．7．2 最优化问题分类 3．7．3 缌}生规划问题分析 3．7．4 非线性规划问题 3．7．5 线性规划问题的类型及其在冶金中的应用 3．8 经验模型 3．8．1 数理统计的基本概念及常用知识 3．8．2 统计分析模型举例 本章小结 思考题 参考文献 4 冶金热力学模型基础及应用实例 4．1 冶金热力学基础回顾 4．1．1 吉布斯自由能 4．1．2 标准吉布斯自由能 4．1．3 多元多相反应平衡 4．2 活度 4．2．1 拉乌尔定律 4．2．2 亨利定律 4．2．3 活度及活度系数的提出 4．2．4 活度标准态 4．2．5 活度之间的转换 4．3 铁液／钢液中组元活度计算 4．3．1 Wagner模型 4．3．2 Wagner模型使用的局限 4．3．3 UIP模型的提出 4．4 炉渣组元活度计算 4．4．1 分子理论模型 4．4．2 完全离子理论模型 4．5 渣容量计算 4．5．1 渣的硫容量 4．5．2 渣的磷酸盐容量 4．5．3 渣的氯容量 4．5．4 渣的钒容量 4．6 几种典型溶液的热力学特征 4．6．1 理想溶液 4．6．2 实际溶液 4．6．3 稀溶液 4．6．4 正规溶液 4．7 应用实例 4．7．1 选择性氧化和选择性还原 4．7．2 应用实例一：Mn—Fe—C熔体中氮的热力学 4．7．3 应用实例二：锰和铝在Fe—Ni和Fe—Cr合金中脱氧平衡的热力学 4．7．4 应用实例三：钢中Mn／Si脱氧夹杂物热力学计算和实验研究 本章小结 思考题 参考文献 5 冶金动力学模型基础及应用实例 5．1 冶金反应动力学模型基础及常用处理方法 5．1．1 冶金反应动力学特点 5．1．2 宏观反应动力学常用处理方法 5．2 气固反应动力学模型基础 5．2．1 未反应核模型基础：单独控速 5．2．2 未反应核模型的应用扩展 5．3 气液反应动力学模型 5．3．1 气泡冶金过程动力学模型 5．3．2 真空冶金过程脱气动力学模型 5．4 液液反应动力学模型基础 5．5 应用实例 5．5．1 应用实例一：VD过程脱硫动力学模型 5．5．2 应用实例二：真空吸脱气法用于铁水同时脱碳和脱氮 5．5．3 应用实例三：铜对高温下不锈钢熔体脱碳动力学的影响 本章小结 思考题 参考文献 6凝固过程相关数学模型基础 6．1 凝固过程的传热 6．1．1 凝固过程的传热特点 6．1．2 凝固过程传热方式 6．2 凝固过程中液态金属的流动 6．2．1 完全液相区内的金属流动 6．2．2 枝晶间液态金属的流动 6．3 凝固过程中的传质 6．3．1 溶质平衡与控制方程 6．3．2 枝晶间液态金属流动情况下的溶质浓度分布 6．4 金属凝固微观组织模拟 6．4．1 金属凝固组织形成过程的数学模型 6．4．2 凝固组织形成过程的数值模拟方法 6．5应用实例 6．5．1 应用实例一：连铸结晶器内钢液凝固传热数学模型 6．5．2 应用实例二：22CrMoH连铸坯微观组织及合金元素影响的数值模拟 本章小结 思考题 参考文献 7 冶金过程湍流模型基础及应用实例 7．1 流体的物理性质 7．1．1 密度 7．1．2 压缩性 7．1．3 黏性 7．1．4 导热性和导热系数 7．1．5 扩散性与扩散系数 7．1．6 表面张力 7．2 基本物理定律 7．2．1 质量守恒定律 7．2．2 牛顿第二定律 7．2．3 热力学第一定律 7．2．4 流体运动的基本方程 7．2．5 流体运动控制方程 7．3 冶金过程传输现象及相关数学模型 7．3．1 湍流流动的数学描述 7．3．2 湍流模型 7．3．3 壁面函数 7．4 应用实例 7．4．1 应用实例一：连铸中间包操作的数值模拟研究 7．4．2 应用实例二：超声速射流流场中湍流模型的研究 7．4．3 应用实例三：炼钢温度下超声速氧枪射流行为的计算流体动力学模拟 本章小结 思考题 参考文献