铸造熔炼过程模拟与炉料优化配比技术

前言 上篇铸造熔炼过程模拟仿真技术及应用 第1章熔炼工艺模拟仿真技术概述2 1.1铸造熔炼工艺简介2 1.1.1冲天炉熔炼2 1.1.2感应电炉熔炼5 1.1.3冲天炉-电炉双联熔炼6 1.2铸造熔炼计算机技术发展现状及趋势7 1.2.1铸造冲天炉熔炼模拟与控制7 1.2.2铸造感应电炉熔炼模拟8 第2章冲天炉熔炼成分预测数学 建模11 2.1熔炼过程的物质变化11 2.2熔炼成分的数学建模13 2.2.1熔炼体系的相与组分13 2.2.2多相多组分体系的数学建模14 第3章冲天炉熔炼成分预测热力学 建模18 3.1多相多组分体系成分预测的常见 算法18 3.1.1热力学平衡18 3.1.2平衡常数法18 3.1.3*小自由能法20 3.2熔炼热力学建模21 3.2.1热力学建模的假设条件与要求21 3.2.2基于*小自由能法的热力学 建模22 3.3组元化学势计算22 3.3.1组元标准摩尔吉布斯函数的 计算22 3.3.2组元偏摩尔吉布斯函数的计算25 第4章冲天炉熔炼成分预测参数 约束处理29 4.1主要熔炼参数29 4.1.1熔炼参数及其选择29 4.1.2其他表征熔炼过程状态的参数30 4.2熔炼参数控制的建模31 4.2.1熔炼参数的控制特点31 4.2.2熔炼参数的建模要求31 4.2.3神经网络在参数控制中的应用32 4.3基于BP神经网络的熔炼参数处理 方案32 4.3.1BP神经网络简介32 4.3.2熔炼参数的BP神经网络建模34 4.3.3间接约束法的BP神经网络模型 算例36 第5章冲天炉熔炼成分预测系统 开发42 5.1热力学模型的优化求解方法42 5.1.1求解算法的选择42 5.1.2遗传算法简介42 5.1.3遗传算法求解方法44 5.2冲天炉成分预测系统的实现46 5.2.1成分预测系统内容46 5.2.2成分预测系统的系统实现47 5.3数值算例与分析48 5.3.1数值算例内容48 5.3.2数值算例结果与分析50 5.3.3预测精度分析与下一步工作 方案53 第6章感应电炉熔炼数学建模54 6.1感应电炉熔炼物理模型与基本假设54 6.1.1物理模型54 6.1.2基本假设55 6.2感应电炉熔炼电磁场数学建模55 6.2.1理论基础55 6.2.2求解区域和边界定义57 6.2.3求解方法57 6.2.4电磁场控制方程58 6.2.5复矢量磁位和复标量电位描述 方程组59 6.3感应电炉熔炼多物理场耦合数学 建模61 6.3.1假设条件61 6.3.2传热与流动耦合数学建模62 6.3.3流动与传质耦合数学建模63 第7章感应电炉熔炼数值模拟求解 技术65 7.1混合交错网格模型建立65 7.1.1基本网格结构65 7.1.2交错网格和标识方法66 7.1.3节点值匹配算法66 7.2电磁场控制方程有限差分数值求解68 7.2.1涡流区求解68 7.2.2非涡流区求解70 7.2.3求解边界条件及收敛条件70 7.3传热与流动耦合控制方程有限差分 数值求解74 7.3.1有限差分离散74 7.3.2收敛条件75 7.4流动与传质耦合控制方程有限体积 数值求解75 7.4.1洛伦兹力的数值求解75 7.4.2有限体积离散76 7.4.3流动场高效数值求解技术78 7.4.4传热与传质耦合求解技术80 7.5数值求解计算流程85 第8章感应电炉熔炼模拟算例与 分析87 8.1模型网格与计算参数87 8.2电磁场模拟结果与分析88 8.2.1磁场分布数值结果88 8.2.2电磁参数对磁场分布的影响90 8.3电磁传热耦合行为模拟结果与分析92 8.4传质行为数值模拟结果与分析95 8.4.1网格步长对数值结果的精度 影响95 8.4.2宏观偏析数值模拟结果分析96 8.5传热与流动行为耦合模拟结果与 分析100下篇计算机炉料优化配比技术及应用 第9章计算机炉料优化配比数学 建模104 9.1计算机炉料配比技术发展现状及 趋势104 9.1.1炉料配比工艺简介104 9.1.2工业配料问题研究概况104 9.1.3约束优化算法的研究概况106 9.2计算机炉料优化配比建模108 9.2.1目标函数108 9.2.2约束条件108 9.2.3优化配比数学模型109 第10章计算机炉料优化配比求解 方法111 10.1约束优化算法111 10.1.1精确算法111 10.1.2近似算法112 10.2*优化求解方法113 10.3次优解求解方法115 10.3.1约束松弛求解方案115 10.3.2遗传算法求解方案116 10.4手动试错法117 第11章计算机炉料配比系统的 设计与实现119 11.1系统总体设计119 11.1.1需求分析119 11.1.2总体设计120 11.2系统功能实现120 11.2.1数据库管理模块的实现120 11.2.2自动炉料配比模块的实现124 11.2.3手动炉料配比模块的实现124 11.2.4炉前炉料配比模块的实现128 第12章计算机炉料配比系统应用 功能131 12.1软件安装131 12.2功能概述133 第13章计算机炉料配比系统 数据库136 13.1炉料数据库136 13.1.1炉料分类136 13.1.2系统数据库136 13.1.3用户数据库141 13.2烧损率与烧损量方案142 13.2.1烧损率与烧损量142 13.2.2烧损率方案设定143 13.2.3烧损量方案设定143 13.3杂质元素145 13.3.1杂质元素的总体含量145 13.3.2杂质元素的设定与统计145 第14章计算机炉料配比系统主要 功能146 14.1炉料配比146 14.1.1炉料配比界面与基本内容146 14.1.2炉料配比基本步骤147 14.2自动炉料配比154 14.2.1解方程组法154 14.2.2穷举法与*小成本法156 14.3手动炉料配比161 14.3.1手动配比的基本思路161 14.3.2手动配比的步骤161 14.4炉前配比164 14.4.1炉前配比的基本思路