內容介紹
內容簡介本書著重闡述了煉鋼過程中流體流動現象的數值計算方法。全書分三部分，即流動理
論、數值方法和套用技術。前三章介紹了描述流體流動現象的基本方程和湍流模型。第四
至第七章介紹了基本的計算流體力學方法，其中以壓力修正法為主，闡述了流體流動方程
的離散化方法、疊代算法和涉及的其他相關問題。第八至第十一章介紹了計算流體力學方
法在模擬煉鋼中傳輸現象的套用技術，包括複雜裝置的處理、與電磁場的耦合及多相流動
模擬等。
本書可作為冶金、化工和熱能等專業的研究生、高年級本科生的教學用書，也可作為
從事此方面研究的科研工作者的參考書。
作品目錄
目錄1緒論
1.1熱流體流動過程的重要性
1.2研究方法
1.2.1實驗研究
1.2.2理論分析
1.2.3數學模擬
1.2.4數學模擬的本質
1.3本書的目的
參考文獻
2描述熱流體流動現象的基本方程
2.1問題的分類及數學表達
2.1.1變數ρ
2.1.2變數ΓΦ
2.1.3源項SΦ
2.1.4兩相流問題
2.2適定性問題和求解條件
2.3正交曲線坐標系中的基本量
2.3.1一般正交曲線坐標系
2.3.2正交曲線坐標系中的運運算元
2.4正交曲線坐標系中的基本方程
2.4.1連續性方程
2.4.2運動方程
2.4.3能量方程
2.5正交曲線坐標系下規範型流動方程
2.5.1規範型連續性方程
2.5.2Naiver－Stokes方程
2.5.3k－ε雙方程湍流模型
2.5.4溫度場的數學描述
2.5.5濃度場的數學描述
參考文獻
3湍流模型理論
3.1引言
3.2模擬的原則
3.3雷諾應力模型（微分模型 RSM）
3.3.1雷諾應力方程與k方程的模型
3.3.2ε方程的模型
3.3.3uiθ方程的模型
3.4代數應力的模型（k－ε－A模型，ASM）
3.5二方程模型渦粘性模型，k－ε－E
3.5.1Jones&Launder（1972）模型
3.5.2RNGk－ε湍流模型
3.6一方程模型（k方程模型）
3.7雙尺度二階湍流模型
3.8湍流模型評價
參考文獻
4區域離散化及建立離散方程的方法
4.1熱流體流動現象控制方程的守恆性質
4.2空間區域的離散化方法
4.3泰勒（Tayl0r）級數展開及多項式擬合法
4.4控制容積積分法及平衡法
4.5差分方程的相容性、收斂性及穩定性
4.6離散方程的守恆特性
參考文獻
5對流－擴散方程的差分格式
5.1中心差分與迎風差分
5.2混合格式與乘方格式
5.3五種三點格式係數特性的分析
5.4二階迎風格式與QUICK（奎克）格式
5.5正交曲線坐標系下三維對流－擴散差分方程的推導
5.5.1控制方程的積分形式
5.5.2控制方程的差分形式
參考文獻
6求解熱流體流動問題的壓力修正法
6.1流場控制方程及數值求解中的困難
6.2交錯格線及動量方程的離散
6.3求解Navier－Stokes方程的壓力修正算法
6.4SIMPLE算法的計算步驟
6.5SIMPLE算法的討論
6.6SIMPLE算法的發展與改進
6.6.1SIMPLER算法
6.6.2SIMPLEST算法
6.6.3SIMPLEC算法
6.6.4SIMPLE的戴特（Date）修正方案
6.7邊界條件
6.7.1壁面速度邊界條件
6.7.2壁面函式
6.7.3其他標量的邊界條件
6.7.4流動邊界
6.8求解代數方程的疊代法
6.8.1TDMA算法
6.8.2點疊代法
6.8.3塊疊代法
6.8.4交替方向塊疊代法
6.8.5加速疊代解法收斂速度的塊修正技術
參考文獻
7求解熱流體流動問題的其他方法
7.1強制對流的渦量－流函式法
7.2渦量－流函式法邊界條件的確定
7.2.1入口邊界
7.2.2中心線上
7.2.3固體邊界
7.2.4出口邊界
7.2.5尖角點上的ε值
7.3自然對流換熱過程的渦量－流函式法計算
7.3.1數學模型
7.4自由邊界流體流動的處理方法
參考文獻
8複雜幾何裝置的處理方法
8.1階梯格線法
8.2利用階梯格線法處理電弧爐熔池傾斜壁
8.2.1數學模型
8.2.2計算方法
8.2.3物理模型
8.2.4結果與討論
8.3保角變換法
8.3.1保角變換的基本概念
8.3.2單位圓中心點變換到任意圓的偏心點
8.4適體坐標的格線生成
8.4.1微分方程法生成適體坐標原理
8.4.2控制方程向計算平面轉換的基本關係式
8.4.3控制方程的離散及求解
8.4.4採用偏微分方程法進行格線坐標變換的實例
8.5計算平面上的SIMPLE算法
8.5.1控制方程的離散
8.5.2計算平面的SIMPLE算法
8.6利用適體坐標格線計算底吹鋼包內鋼液流場
8.7空度技術在模擬複雜幾何裝置內流動現象的套用
8.7.1空度的概念
8.7.2實施方法
8.7.3算例
參考文獻
9電磁流體力學在連鑄中的套用
9.1電磁力的作用
9.2連鑄結晶器電磁製動過程的數學模型
9.2.1磁場的計算
9.2.2流場的計算
9.2.3電磁力的計算
9.2.4邊界條件及算法
9.2.5衝擊強度的確定
9.3區域制動時結晶器內流場模擬
9.4電磁製動法縮短鋼坯過渡段的數值模擬
9.5雙區制動對板坯連鑄結晶器流場的影響
9.6薄板坯連鑄結晶器內鋼液流場電磁製動的模擬研究
9.6.1數學模型
9.6.2物理模型實驗
9.6.3數值模擬結果
參考文獻
10多相流動的數值模擬
10.1多流體模型
10.2底吹鋼包內氣液兩相流的數值模擬
10.2.1氣液兩相流數學模型
10.2.2初始條件和邊界條件
10.2.3數值計算步驟
10.2.4結果與討論
10.3均相流模型
10.4粒子在流體中的運動
10.4.1粒子運動軌跡方程
10.4.2鐵錳合金顆粒在底吹鋼包內的運動分析
10.4.3雙區制動情況下板坯連鑄結晶器內夾雜物運動的軌跡
參考文獻
11計算流體力學在煉鋼中的套用和發展
11.1引言
11.2計算流體力學套用於煉鋼中所面臨的問題
11.2.1邊界條件
11.2.2模擬軟體
11.2.3材料的物性數據
11.3計算流體力學在煉鋼中的套用和發展概況
11.3.1鋼包精煉過程數學模擬
11.3.2連鑄結晶器過程數學模擬
11.4計算流體力學的作用
11.5結束語
參考文獻
