07370860凝固過程數(shù)值模擬

1、凝固過程數(shù)值模擬Numerical Value Simulation on Solidification Process課程編號 ： 07370860學 分： 2學時： 30（其中：講課學時： 26 實驗學時： 0上機學時： 4）先修課程 ： 高等數(shù)學、物理化學、無機化學、冶金物理化學、鋼鐵冶金學、連鑄原 理與技術(shù)適用專業(yè) ： 冶金工程大三、大四本科生教 材：連續(xù)鑄鋼過程的數(shù)學物理模擬 ；干勇主編；冶金工業(yè)出版社， 2002. 開課學院： 材料科學與工程學院一、課程的性質(zhì)與任務 凝固過程數(shù)值模擬是冶金工程專業(yè)重要的專業(yè)課，它在鋼冶金學、連鑄技 術(shù)、金屬凝固理論、離散數(shù)學、計算機技術(shù)等課程知識的

2、基礎(chǔ)上，將凝固過程理論 應用到連續(xù)鑄鋼凝固過程中，并用計算機進行數(shù)值模擬；凝固過程數(shù)值模擬是冶金 學的一個重要方向和熱門課題。其主要任務是：1. 掌握金屬凝固理論，對連續(xù)鑄鋼過程中的流動、傳熱、傳質(zhì)和凝固現(xiàn)象，建 立數(shù)學模型；2. 利用計算數(shù)學的方法，實現(xiàn)計算機模擬，以理解凝固過程的本質(zhì)和優(yōu)化連鑄 工藝。二、課程的基本內(nèi)容及要求第一章 緒論1教學內(nèi)容（1）世界及我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀；（2）鋼澆鑄技術(shù)的發(fā)展；（3）傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展與新型連鑄技術(shù)的開發(fā)；（4）數(shù)學物理模擬技術(shù)在連續(xù)鑄鋼過程中的應用。2基本要求（1）了解世界及我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀；（2）了解鋼澆鑄技術(shù)的發(fā)展；（3）了解傳統(tǒng)連鑄

3、技術(shù)的發(fā)展與新型連鑄技術(shù)的開發(fā)；（4）掌握數(shù)學物理模擬技術(shù)在連續(xù)鑄鋼過程中的應用情況。3重難點（1）重點是數(shù)學物理模擬技術(shù)在連續(xù)鑄鋼過程中的應用；（2）難點是數(shù)學物理模擬技術(shù)的可靠性分析。第二章 凝固過程及數(shù)學物理模擬的理論基礎(chǔ) 1教學內(nèi)容（ 1） 凝固理論基礎(chǔ)（ 2） 凝固過程流動、傳熱、傳質(zhì)基礎(chǔ)（ 3） 相似定律及因次分析2基本要求（1）掌握凝固理論；（2）了解凝固過程的流動、傳熱、傳質(zhì)現(xiàn)象；（3）了解相似定律及因次分析方法。3重難點（1）重點是鋼液凝固理論；（2）難點是凝固過程的流動、傳熱、傳質(zhì)綜合分析。第三章 結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固過程的分析1教學內(nèi)容（1） 結(jié)晶器的形式與結(jié)構(gòu)（2） 結(jié)晶器

4、內(nèi)傳輸過程現(xiàn)象分析（3）結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固傳熱數(shù)學模型描述A、連鑄凝固傳熱方程B、凝固潛熱的處理C、模型的數(shù)值解法D、結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固傳熱的有限差分模型簡介（4）結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動過程分析A、模型的建立B 、數(shù)值計算方法簡介C、流場計算及工藝因素分析（5）連鑄結(jié)晶器內(nèi)傳熱、流動及凝固過程的耦合模型A、模型建立的基本假設B、流動模型C、傳熱與凝固模型D、模擬的單值條件E、計算過程F、控制方程的離散G、應用舉例2. 基本要求(1) 了解結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)；(2) 掌握其內(nèi)部傳輸過程和流動過程；(3) 了解傳熱、凝固和流動過程的耦合模型。3. 重難點(1) 重點是結(jié)晶器內(nèi)部傳輸過程；(2) 難點是熱、凝固和流

5、動過程的耦合模型。 第四章連鑄坯質(zhì)量模擬分析1. 教學內(nèi)容(1) 連鑄過程中鑄坯應力、應變分析A、結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼的應力模型B、鑄坯二冷應力模型(2) 宏觀偏析與微觀偏析研究分析A、宏觀偏析模擬B、鋼凝固過程的微觀偏析模型2. 基本要求(1) 了解數(shù)值模擬在凝固偏析中的應用。3. 重難點(1) 重點是連鑄過程中鑄坯應力、應變分析;(2) 難點是宏觀偏析與微觀偏析研究分析。三、課程學時分配尸片早節(jié)講課實驗上機第一章緒論2第二章凝固過程及數(shù)學物理模擬的理論基礎(chǔ)8第三章結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固過程的分析82第四章連鑄坯質(zhì)量模擬分析82四、大綱說明：1、本課程采用多媒體教學。五、參考書目：1. 連續(xù)鑄鋼；蔡開

6、科；冶金工業(yè)出版社，19902. 現(xiàn)代板坯連鑄；曹廣疇；冶金工業(yè)出版社，19953. 現(xiàn)代流體力學的冶金應用(英文版)；李寶寬；冶金工業(yè)出版社，20034. 數(shù)值傳熱學；陶文銓；西安交通大學出版社，2001制定人 ：王宏明 審定人 ：批準人：2013年4月 18日課程簡介課程編碼：07370860課程名稱：凝固過程數(shù)值模擬英文名稱：Numerical Value Simulation on Solidification Process學 分：2學 時：30 （其中：講課學時： 26 實驗學時： 0 上機學時 4）課程內(nèi)容：凝固過程數(shù)值模擬將凝固過程理論應用到連續(xù)鑄鋼凝固過程中，并用 計算機進行數(shù)值模擬；課程主要介紹金屬凝固理論，連續(xù)鑄鋼過程中的流 動、傳熱、傳質(zhì)和凝固現(xiàn)象，建立數(shù)學模型；用計算數(shù)學的方法，實現(xiàn)計 算機模擬，以理解凝固過程的本質(zhì)和優(yōu)化