冶金工程數(shù)學(xué)模型與應(yīng)用基礎(chǔ)

1 數(shù)學(xué)模型的基本概念和定義 1．1 模型的基本概念 1．2 各類模型在工程開發(fā)中的應(yīng)用 1．2．1 模型的分類 1．2．2 模型在系統(tǒng)開發(fā)中的作用 1．3 數(shù)學(xué)模型 1．3．1 數(shù)學(xué)模型的定義及特點(diǎn) 1．3．2 數(shù)學(xué)模型的分類 1．3．3 數(shù)學(xué)模型的建立和使用 1．4 模擬和仿真 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 2 冶金工業(yè)及冶金學(xué)科的發(fā)展 2．1 冶金發(fā)展歷史概述 2．2 鋼鐵工業(yè)的大發(fā)展 2．3 冶金學(xué)科發(fā)展概況 2．3．1化學(xué)冶金 2．3．2 冶金反應(yīng)熱力學(xué) 2．3．3 冶金反應(yīng)動力學(xué) 2．3．4 宏觀反應(yīng)動力學(xué) 2．3．5 冶金反應(yīng)工程學(xué) 2．3．6 時空多尺度的概念及其在冶金學(xué)中的應(yīng)用 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 3 冶金工程常見數(shù)學(xué)模型簡述 3．1 衡算模型 3．2 冶金熱力學(xué)模型 3．3 冶金動力學(xué)模型 3．4 單元操作模型 3．4．1 水冷模 3．4．2 金屬模 3．5 冶金反應(yīng)工程模型 3．6 過程系統(tǒng)模型 3．6．1 過程系統(tǒng)模型分類 3．6．2 過程系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu) 3．6．3 系統(tǒng)優(yōu)化 3．7 最優(yōu)化模型 3．7．1 最優(yōu)化問題形式 3．7．2 最優(yōu)化問題分類 3．7．3 緦}生規(guī)劃問題分析 3．7．4 非線性規(guī)劃問題 3．7．5 線性規(guī)劃問題的類型及其在冶金中的應(yīng)用 3．8 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ? 3．8．1 數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基本概念及常用知識 3．8．2 統(tǒng)計(jì)分析模型舉例 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 4 冶金熱力學(xué)模型基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例 4．1 冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)回顧 4．1．1 吉布斯自由能 4．1．2 標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能 4．1．3 多元多相反應(yīng)平衡 4．2 活度 4．2．1 拉烏爾定律 4．2．2 亨利定律 4．2．3 活度及活度系數(shù)的提出 4．2．4 活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 4．2．5 活度之間的轉(zhuǎn)換 4．3 鐵液／鋼液中組元活度計(jì)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 爐渣組元活度計(jì)算 4．4．1 分子理論模型 4．4．2 完全離子理論模型 4．5 渣容量計(jì)算 4．5．1 渣的硫容量 4．5．2 渣的磷酸鹽容量 4．5．3 渣的氯容量 4．5．4 渣的釩容量 4．6 幾種典型溶液的熱力學(xué)特征 4．6．1 理想溶液 4．6．2 實(shí)際溶液 4．6．3 稀溶液 4．6．4 正規(guī)溶液 4．7 應(yīng)用實(shí)例 4．7．1 選擇性氧化和選擇性還原 4．7．2 應(yīng)用實(shí)例一：Mn—Fe—C熔體中氮的熱力學(xué) 4．7．3 應(yīng)用實(shí)例二：錳和鋁在Fe—Ni和Fe—Cr合金中脫氧平衡的熱力學(xué) 4．7．4 應(yīng)用實(shí)例三：鋼中Mn／Si脫氧夾雜物熱力學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 5 冶金動力學(xué)模型基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例 5．1 冶金反應(yīng)動力學(xué)模型基礎(chǔ)及常用處理方法 5．1．1 冶金反應(yīng)動力學(xué)特點(diǎn) 5．1．2 宏觀反應(yīng)動力學(xué)常用處理方法 5．2 氣固反應(yīng)動力學(xué)模型基礎(chǔ) 5．2．1 未反應(yīng)核模型基礎(chǔ)：單獨(dú)控速 5．2．2 未反應(yīng)核模型的應(yīng)用擴(kuò)展 5．3 氣液反應(yīng)動力學(xué)模型 5．3．1 氣泡冶金過程動力學(xué)模型 5．3．2 真空冶金過程脫氣動力學(xué)模型 5．4 液液反應(yīng)動力學(xué)模型基礎(chǔ) 5．5 應(yīng)用實(shí)例 5．5．1 應(yīng)用實(shí)例一：VD過程脫硫動力學(xué)模型 5．5．2 應(yīng)用實(shí)例二：真空吸脫氣法用于鐵水同時脫碳和脫氮 5．5．3 應(yīng)用實(shí)例三：銅對高溫下不銹鋼熔體脫碳動力學(xué)的影響 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 6凝固過程相關(guān)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 6．1 凝固過程的傳熱 6．1．1 凝固過程的傳熱特點(diǎn) 6．1．2 凝固過程傳熱方式 6．2 凝固過程中液態(tài)金屬的流動 6．2．1 完全液相區(qū)內(nèi)的金屬流動 6．2．2 枝晶間液態(tài)金屬的流動 6．3 凝固過程中的傳質(zhì) 6．3．1 溶質(zhì)平衡與控制方程 6．3．2 枝晶間液態(tài)金屬流動情況下的溶質(zhì)濃度分布 6．4 金屬凝固微觀組織模擬 6．4．1 金屬凝固組織形成過程的數(shù)學(xué)模型 6．4．2 凝固組織形成過程的數(shù)值模擬方法 6．5應(yīng)用實(shí)例 6．5．1 應(yīng)用實(shí)例一：連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固傳熱數(shù)學(xué)模型 6．5．2 應(yīng)用實(shí)例二：22CrMoH連鑄坯微觀組織及合金元素影響的數(shù)值模擬 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 7 冶金過程湍流模型基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例 7．1 流體的物理性質(zhì) 7．1．1 密度 7．1．2 壓縮性 7．1．3 黏性 7．1．4 導(dǎo)熱性和導(dǎo)熱系數(shù) 7．1．5 擴(kuò)散性與擴(kuò)散系數(shù) 7．1．6 表面張力 7．2 基本物理定律 7．2．1 質(zhì)量守恒定律 7．2．2 牛頓第二定律 7．2．3 熱力學(xué)第一定律 7．2．4 流體運(yùn)動的基本方程 7．2．5 流體運(yùn)動控制方程 7．3 冶金過程傳輸現(xiàn)象及相關(guān)數(shù)學(xué)模型 7．3．1 湍流流動的數(shù)學(xué)描述 7．3．2 湍流模型 7．3．3 壁面函數(shù) 7．4 應(yīng)用實(shí)例 7．4．1 應(yīng)用實(shí)例一：連鑄中間包操作的數(shù)值模擬研究 7．4．2 應(yīng)用實(shí)例二：超聲速射流流場中湍流模型的研究 7．4．3 應(yīng)用實(shí)例三：煉鋼溫度下超聲速氧槍射流行為的計(jì)算流體動力學(xué)模擬 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn)