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3、在 开始系统培养自己的自学能力还为时未晚开始系统培养自己的自学能力还为时未晚；本科生课程冶金过程数值模拟上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 参考书目陈建斌编著，冶金过程数值模拟基础冶金过程数值模拟基础，冶金工业 出版社，2008舍克里等著、蔡开科译，金属初级加工过程的数金属初级加工过程的数 学和物理模型学和物理模型，冶金工业出版社，1992萧泽强，朱苗勇著，冶金过程数值模拟分析技术冶金过程数值模拟分析技术 的应用的应用，冶金工业出版社，2006张玉柱、艾立群编著，钢铁冶金过程的数学解析钢铁冶金过程的数学解析 与模拟与模拟，冶金工业出版社，1997上海大学冶金工程专业本科生课
4、程 吴永全*冶金数值 绪论 先选课程冶金物理化学钢铁冶金原理流体力学数值分析计算机编程上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 授课内容授课内容授课内容绪论绪论数值求解方法数值求解方法冶金过程数值模拟冶金过程数值模拟数学描述数学描述3 3学时学时6 6学时学时1515学时学时6 6学时学时另外加上另外加上6 6学时学时 的课外计算机实的课外计算机实 验学时。验学时。导热问题数值模拟导热问题数值模拟对流与扩散数值模拟对流与扩散数值模拟流场计算简介流场计算简介上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 授课内容授课内容授课内容绪论绪论数值求解方法数值求解方法冶金过程数值模拟冶金过程数
5、值模拟高炉炼铁过程数值模拟高炉炼铁过程数值模拟转炉炼钢过程数值模拟转炉炼钢过程数值模拟炉外钢包数值模拟炉外钢包数值模拟连铸过程数值模拟连铸过程数值模拟计算流体力学计算流体力学其它兴趣其它兴趣数学描述数学描述绪论绪论上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 目录基本概念基本概念1 1数学模型的分类数学模型的分类2 2数学模型建立方法和步骤数学模型建立方法和步骤3 3数学模型的作用与意义数学模型的作用与意义4 4基本概念基本概念1 1举例说明举例说明5 5上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念冶金冶金冶炼金属上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值
6、绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧http:/ 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧高炉炼铁上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧高炉炼铁转炉或电炉炼钢上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简
7、介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧高炉炼铁转炉或电炉炼钢上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念钢铁冶金流程简介钢铁冶金流程简介原材料处理高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧高炉炼铁转炉或电炉炼钢连铸连轧上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 基本概念冶金冶金 过程过程 数值模拟数值模拟冶炼金属实际生产过程中的 一个相对独立的物 质处理单元。数学模型数学模型 Mathematical mode
8、lMathematical model数学模拟数学模拟 Mathematical Mathematical modellingmodelling数值模拟数值模拟 Numerical Numerical modellingmodelling用数学语用数学语 言描述实言描述实 际现象际现象通过数学通过数学 模型对实模型对实 际现象的际现象的 描述和求描述和求 解，实现解，实现 对实际过对实际过 程的数学程的数学 再现再现需要计算需要计算 机进行数机进行数 值求解的值求解的 数学模拟数学模拟物理模拟物理模拟上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 目录基本概念基本概念1 1数学模型的分
9、类数学模型的分类2 2数学模型建立方法和步骤数学模型建立方法和步骤3 3数学模型的作用与意义数学模型的作用与意义4 4基本概念基本概念1 1数学模型的分类数学模型的分类2 2举例说明举例说明5 5上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 数学模型的分类研究对象的 认识程度又称机理模型机理模型 ，根据物理或 化学的基本原 理建立的模型 。依据冶金热 力学、动力学 、三传、应变 等，建立常微 分或偏微分方 程（组），相 应初始条件和 边界条件，进 行数值求解。对内部性质和 过程完全无知 ，只能对输入 和输出的对应 关系进行统计 回归，是经验经验 模型模型，主要有 人工神经网络 、专家
10、系统、 遗传算法、模 糊控制等，主 要用于过程调 节和控制。以物理和化学 定律为基础， 同时包含一定 的经验假定或 参数的模型， 又称半经验模半经验模 型型，冶金过程 复杂，因素多 ，且形状复杂 多变，因此实 际冶金过程大 多属于这种模 型。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 数学模型的分类按过程状 态区分模型参 数在过 程中是 否变化 。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 数学模型的分类按空间变量 与时间关系分布空 间各点 的过程 参数随 不随时 间变化 。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 数学模型的分类按变量的确 定性与否根据变
11、 量是确 定性或 随机性 的而定 。统计模型 Statistic随机模型 Stochastic上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论 目录基本概念基本概念1 1数学模型的分类数学模型的分类2 2数学模型建立方法和步骤数学模型建立方法和步骤3 3数学模型的作用与意义数学模型的作用与意义4 4基本概念基本概念1 1数学模型的分类数学模型的分类2 2举例说明举例说明5 5数学模型建立方法和步骤数学模型建立方法和步骤3 3上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论数学模型建立方法和步骤YesNoAnalysisAnalysisFormulationFormulationSo
12、lutionSolution InterpretationInterpretationVerificationVerificationApplicationApplication上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论数学模型建立方法和步骤YesNo 摸排阶段摸排阶段。根据实际生产提出的问题，了解问题背景、主次、 本质、目标、建模方法； 梳理阶段梳理阶段。确定目标，限定过程现象，据此进行参量分析、确 定问题的参数、搜集各种必要信息，明确已知量、未知量、自 变量、因变量、主要量、次要量，以及这些量之间的关系和所 属的基础理论范畴，同时做出误差允许范围内的简化处理，舍 弃一些次要量，
13、便于求解； 建模阶段建模阶段。通过基本过程描述，进行理论依据的选取，根据文 献收集，进行合适的数学模型的比较分析和选取，如果没有合 适模型，需要自定义模型。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论数学模型建立方法和步骤YesNo关键属性关键属性。数学模型是数值模拟的关键和核心；三个步骤三个步骤。数学模型的建立可以分成三个步骤：(a). 分解分解，将复杂的冶金反 应过程分解为流体流动、传热、传质和化学反应等基本单元过程；(b). 简化简化 ，通过一系列假设对问题进行合理简化，简化原则包括：抓住主要矛盾而不 失真实性，满足应用的精度要求，适应当前实验条件，以便进行模型识别和 参数估算
14、，适应现有计算机能力；(c). 推导推导，基于上述分解和假设，开始对 所有的数学表达进行具体推导，构建模型的核心方程组，可以是线性、非线 性，常微分、偏微分，甚至隐函数；特殊声明特殊声明。分解是简化的前提，简化使数学描述成为可能；参数估算参数估算。两种方法：实际测定+实测数据的拟合。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论数学模型建立方法和步骤YesNo前提条件前提条件。数学模型、初始条件、边界条件、参数值确定；数值求解数值求解。工程研究中的大多数计算都是计算机数值求解，根据模型中的方 程类型选择不同的数值方法；程序实现程序实现。三种选择：高级计算机语言，如Fortran、Tur
15、bo C、C+、Basic等 ，自行编程实现；利用现成的数值计算软件，如Mathematica、Matlab等，进 行简单编程实现；采用专业软件进行求解，如流场计算采用Fluent、CFD等进行 计算，有限元分析采用Ansys进行计算等；“ “计算机实验计算机实验” ”。一旦模型确定且程序实现，这个创建的模型软件就是一个完 备的计算机实验，因为其中所有的参数都可以随心所欲地进行调节（比如将 研究对象温度从100K升高到2000K，不必担心对实验员的人身安全和实验资 金问题），以考察对结果的影响，加快进度的同时，节约人力物力财力。上海大学冶金工程专业本科生课程 吴永全*冶金数值 绪论数学模型建立方法和步骤YesNo 重要意义重要意义。把模型计算结果与实际反应器或模拟实验的实际现象的 操作结果数据进行比对，检验模型的合理性和实用性； 操作过程操作过程。如果计算值与实际值之间的偏差在要求的精度范围内， 说明计算结果与实际数据吻合，模型可以描述所研究的过程，模型 能反映实际过程的规律，检验结果是正确的或基本正确的； 经验总结经验总结
