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Fundamentals and Application of Physical Modeling in Ferrous Metallurgy Content Forwards Chapter 1 Fundamentals of Physical ModelingChapter 2 Application of Physical Modeling in Ferrous Metallurgy 前言 相似理论的历史发展过程 1. Fundamentals of Physical Modeling 1.1 Introduction Process Flow in ferrous metallurgy Reactors and Phenomena in Ferrous Metallurgy Iron-making: BF: burden distribution, T distribution, gas distribution Hot metal pretreatment: Torpeto, Ladle: powder injection , liquid iron flowing Steel-making: LD, EAF: top blowing, bottom blowing，molten steel flowing, stirring and mixing Secondary refining: RH, Ladle: powder injection, heating, vacuum, refiner addition, wire feeding, steel flowing, stirring and mixing Continuous casting: Tundish, Moulde: inclusion removal, slag and air entrainment prevention, steel flowing LD Steel-making Process Continuous Casting Research Method for Process Optimization Direct Experiment：直接得结果、反映实际过程、影响生产、实验成本高、实验难度大 Physical Modeling：与实际过程有差别、不影响生产、直观、成本低、难度小 Mathematical Simulation：与实际过程有差别、不影响生产、成本低、要求有较高的知识水平、结果需要验证 Relationship between the Three Research Methods Physical Modeling? Mathematical Simulation? Modeling or Simulation: 对于一个实际现象，按照一定的理论，用与该实际现象相似或同一的现象进行研究的方法。模拟的实施需要用到模型。 Physical Model：按照相似理论建立的实验模型。用物理模型研究实际现象称物理模拟。 Mathematical Model：按照自然规律建立的现象控制方程，确定初始、边界条件。用数学模型研究实际现象称数学模拟。 选择模拟研究方法 研究对象不能详细直接观察和测量； 实验参数太大、太多； 研究的过程时间长，研究费用高； 对实际生产有影响； 直接实验有危险和难度。 物理模拟比数学模拟更容易实施。只要具有充分的相似模拟理论知识，有几何相似的物理模型，就可以进行物理模拟实验研究。而数学模拟方法需要具有丰富的数学知识来建立所研究的物理过程的数学模型，需要具有数值分析知识和编程能力来求解数学模型。但是，进行物理模拟必须充分了解研究对象的相似准数，否则，会得到错误的模拟结果。在模拟研究中，不单要几何相似，而且必须要求与模拟现象有关的所有因素相似。 目前，有一些大型的商用数值分析软件可以利用，如Ansys CFX、Fluent、Phoenix等，可用于进行数学模拟。 4）Dynamic similarity Dynamic similarity is concerned with the various forces acting on a body or a fluid element and requires that the ratios of the corresponding forces be identical between model and prototype. 5）Statics similarity 如研究