內容介紹
內容簡介本書介紹以鋼包吹氬為基礎的鋼水精煉過程的數學物理模擬研究，主要
內容包括理論分析，實驗室研究，現場測定和數學模擬方法及結果；介紹了吹
氣攪拌金屬熔池中氣體射流的穿透、氣泡形成、氣泡泵現象、渣鋼界面卷混的
理論和實驗研究結果；以全浮力模型為基礎，對氣體攪拌熔池中的流動、傳熱
和混合過程進行了數學物理模擬。本書還對物理模型和數學模型的建立、程式
編制和計算方法作了介紹。本書可供冶金專業本科生、研究生、教師和工程技
術人員參考。
作者介紹
作者簡介蕭澤強，1934年生，
湖南長沙人，1953年武
昌鋼鐵學校冶煉專科畢
業，1961年東北工學院
煉鋼專業本科畢業後留
校工作，曾任東北大學
博士生導師，冶金傳輸
原理及反應工程研究室
主任。現任東北大學教
授，中南工業大學博士
生導師。1973年赴阿爾
巴尼亞地拉那大學任教
一年。1978～1980年以
訪問學者身份在瑞典皇
家工學院從事噴射冶金
技術和理論研究，1988
～1995年先後擔任該院
過程冶金系研究生教育
和科研客座顧問。主要
研究領域為氧氣轉爐煉
鋼、鋼的噴吹精煉、連
續澆鑄和冶金反應工程
學基礎。80年代以來，
在國內外學術刊物上發
表論文近百篇。
作者簡介
朱苗勇，1965年生，
浙江紹興人。1988年東北
工學院鋼鐵冶煉專業本科
畢業，分別於1991年、
1994年在東北大學冶金傳
輸原理及反應工程研究室
獲碩士和博士學位。現任
東北大學鋼鐵冶金系副教
授，中國金屬學會冶金反
應工程學學術委員會委員。
在攻讀學位和從事博士後
研究中，曾三次應邀赴日
本新日鐵公司承擔課題研
究。1998年受瑞典皇家工
學院理論冶金系邀請，赴
瑞從事合作科研。研究方
向為：CFD套用基礎爐
外精煉和連續鑄鋼。已在
國內外學術刊物和重要會
議上發表論文30餘篇。
作品目錄
目錄1緒論
1.1現代冶金工藝、理論和研究方法的發展
1.2數學物理模擬研究方法的作用
1.3數學模擬研究技術的發展和現狀
1.4鋼水精煉過程研究的目的和意義
參考文獻
2浸入式氣流噴吹熔池的主要特徵
2.1氣體射流的特性
2.1.1亞音速自由射流和限制射流的特性
2.1.2氣體射流的穿透深度
2.1.3浸入式水平氣體射流的軌跡
2.1.4浸入式水平氣粉射流的軌跡
2.2熔池中氣泡的行為
2.2.1氣泡形核生成
2.2.2氣泡孔口生成
2.2.3液體中氣泡的形狀
2.2.4液體中單個氣泡的運動
2.2.5兩相區中氣泡群的行為
2.2.6孔口氣泡流和連續流
2.3氣泡泵起現象的全浮力模型
2.3.1鋼包底吹氬循環流場的基本結構
2.3.2噴吹鋼包中流體流動現象的實驗研究
2.3.3全浮力模型的數學描述
2.3.4全浮力模型的套用和討論
2.4噴吹氣體對熔池的攪拌功分析
參考文獻
3鋼水精煉過程數值模擬計算程式的設計原理及構成
3.1鋼水精煉反應器內湍流流動的數學描述
3.1.1湍流流動的數學描述
3.1.2湍流模型
3.1.3壁函式
3.2描述鋼水精煉傳輸過程的基本方程
3.3流場的計算方法
3.3.1流場計算的困難和方法
3.3.2交錯格線
3.4二維柱坐標系下基本方程的離散化
3.4.1差分方程的通式
3.4.2動量方程的離散化方程
3.4.3壓力校正方程
3.4.4壓力方程
3.4.5差分方程的求解
3.4.6SIMPLE和SIMPLER算法
3.5三維適體坐標系下的離散化
3.5.1適體坐標的特點與選擇
3.5.2積分微元體與速度矢量的定義
3.5.3離散化方法
3.5.4動量方程中速度分量的修正
3.5.5SIMPLE算法和差分方程的求解
3.6壁函式的設定
3.7邊界條件
3.8TPS2D計算程式概況
3.8.1計算程式框圖
3.8.2計算程式中的變數及符號說明
3.8.3計算格線生成子程式
3.8.4計算有效粘度子程式
3.8.5賦常數和初值子程式
3.8.6動量方程（u分量）計運算元程式
3.8.7動量方程（v分量）計運算元程式
3.8.8速度校正子程式
3.8.9ε方程子程式
3.8.10k方程子程式
3.8.11計算ε和k方程係數的子程式
3.8.12計算對流擴散項係數（乘方格式）的子程式
3.8.13壓力校正方程子程式
3.8.14計算壓力方程的子程式
3.8.15計算壓力和壓力校正方程係數的子程式
3.8.16 輸出結果處理子程式
參考文獻
4物理模型的建立及測量技術
4.1物理模型的建立方法
4.1.1幾何相似
4.1.2動力相似
4.2兩相區氣泡特性的測定方法
4.3物理模型中流速的測定方法
4.4物理模型中混合特性的測定
4.5物理模型中溫度分布的測定
4.6實際鋼包中鋼水速度的測定
參考文獻
5底吹氬精煉鋼包內流動和混合過程的數學物理模擬
5.1概述
5.2氣液兩相區結構
5.2.1兩相區結構模型
5.2.2兩相區結構模型對流場計算結果的影響
5.3吹氬鋼包內鋼水流動的基本規律
5.3.1循環流
5.3.2表面水平流
5.3.3鋼包下部流層流動
5.4噴吹鋼包內三維流動的數值模擬
5.4.1控制方程
5.4.2三維數學模型的驗證
5.4.3單噴嘴噴吹鋼包內流動場的數學物理模擬
5.4.4多噴嘴噴吹鋼包內流動場的數學物理模擬
5.5噴吹鋼包內混合過程
5.5.1混合過程和混合時間
5.5.2以實驗數據為基礎的混合模型
5.5.3混合過程和混合時間的數理研究方法
5.6噴吹鋼包內混合過程的數模分析
5.6.1供氣量對混合時間的影響
5.6.2噴嘴布置對混合時間的影響
5.6.3示蹤劑加入位置的影響
5.6.4鋼包錐度的影響
5.7混合時間的數學表達式
參考文獻
6CAS－OB鋼包內鋼水的流動和傳熱規律
6.1概述
6.2CAS－OB過程特徵分析
6.2.1鋁（或矽）氧化放熱
6.2.2底吹氬驅動的循環流
6.3CAS－OB過程的數學模擬
6.3.1研究體系和假設
6.3.2基本方程和邊界條件
6.4CASOB包內的湍流流動特徵
6.4.1CAS－OB鋼包內循環流的基本特徵
6.4.2CAS－OB鋼包內浸漬管深度對流動和湍動能耗散的影響
6.5CAS－OB包內溫度動態分布
參考文獻
7水平噴吹精煉反應器內流動和混合過程的模擬
7.1概述
7.2水平氣體射流在液體中的特徵
7.3數學模擬
7.3.1流體流動
7.3.2示蹤劑濃度方程
7.3.3射流的處理
7.3.4數值求解
7.4熔池中的流動
7.4.1計算結果的驗證
7.4.2水平噴吹熔池中的流動特徵
7.4.3水平噴吹與偏心底吹的比較
7.4.4水平噴吹與中心底吹的比較
7.5插入式單孔側吹噴槍不同噴吹位置的流場和混合時間
參考文獻
8噴吹鋼包頂渣卷混的數學物理模擬
8.1物理模型觀察
8.2渣鋼卷混現象的數學分析
8.2.1基本方程
8.2.2初始條件
8.2.3求解
8.3計算結果和分析
8.3.1韋伯數較小（Webc＜6）下的界面行為
8.3.2Webc數值增大後的界面行為
8.4渣鋼界面臨界卷混條件
8.4.1卷混出現的臨界條件
8.4.2噴吹鋼包內頂渣出現卷混的工藝條件
8.5噴吹鋼包中渣金界面卷混的數值模擬
參考文獻
9鋼中餵線熔化過程的數學物理模擬
9.1鋼中餵鋁線工藝概述
9.1.1餵線法在煉鋼生產中的套用
9.1.2餵入鋁線在鋼中升溫、熔化的基本特徵
9.2鋼中餵鋁線過程的實驗研究
9.2.1熱態實驗方法和裝置
9.2.2熱態實驗結果
9.3鋼中餵入鋁線升溫熔化過程的數學模擬
9.3.1數學模型
9.3.2初始條件和邊界條件
9.3.3數值求解
9.3.4計算結果
9.4數模計算與實驗結果比較及研究結果套用
9.4.1數模計算與熱態實驗結果的比較
9.4.2研究結果的套用
參考文獻
譯名對照
索引
