铸造熔炼过程模拟与炉料优化配比技术/铸造数字化信息化智能化技术丛书

1）本书系统地介绍了铸造熔炼过程模拟与炉料优化配比的理论方法、软件系统及应用。也就是说，本书既有涵盖理论方法、软件系统，又涵盖应用案例，实用性强。2）本书是对我国铸造行业从数字化走向智能化的思考与探索，以期为我国铸造行业由大变强奠定好数字化的基础，并为我国铸造行业走向智能化铸造提供铸造熔炼工艺与成分优化配比方法指导、国产铸造熔炼过程模拟与炉料配比软件系统支持以及典型应用案例借鉴。3）本书是铸造行业实现数字化、信息化、智能化的推荐图书。

本书系统阐述了铸造熔炼过程模拟与炉料优化配比的理论方法、软件系统及应用案例。本书分上、下两篇：上篇铸造熔炼过程模拟技术及应用，主要介绍了冲天炉熔炼成分预测数学建模、热力学建模、参数约束处理、系统开发，以及感应电炉熔炼数学建模、数值模拟求解技术、模拟算例与分析；下篇计算机炉料优化配比技术及应用，主要介绍了计算机炉料优化配比数学建模、系统的设计与实现，以及华铸FCS炉料配比软件系统的主要功能模块、操作使用方法和实际应用案例。本书是对我国铸造行业从数字化走向智能化的思考与探索，以期为我国铸造行业由大变强奠定好数字化的基础，并为我国铸造行业走向智能化铸造提供铸造熔炼工艺与成分优化配比方法指导、国产铸造熔炼过程模拟与炉料配比软件系统支持以及典型应用案例借鉴。

前言上篇铸造熔炼过程模拟仿真技术及应用章熔炼工艺模拟仿真技术概述21.1铸造熔炼工艺简介21.1.1冲天炉熔炼21.1.2感应电炉熔炼51.1.3冲天炉-电炉双联熔炼61.2铸造熔炼计算机技术发展现状及趋势71.2.1铸造冲天炉熔炼模拟与控制71.2.2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112.1熔炼过程的物质变化112.2熔炼成分的数学建模132.2.1熔炼体系的相与组分132.2.2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183.1多相多组分体系成分预测的常见算法183.1.1热力学平衡183.1.2平衡常数法183.1.3最小自由能法203.2熔炼热力学建模213.2.1热力学建模的假设条件与要求213.2.2基于最小自由能法的热力学建模223.3组元化学势计算223.3.1组元标准摩尔吉布斯函数的计算223.3.2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294.1主要熔炼参数294.1.1熔炼参数及其选择294.1.2其他表征熔炼过程状态的参数304.2熔炼参数控制的建模314.2.1熔炼参数的控制特点314.2.2熔炼参数的建模要求314.2.3神经网络在参数控制中的应用324.3基于BP神经网络的熔炼参数处理方案324.3.1BP神经网络简介324.3.2熔炼参数的BP神经网络建模344.3.3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425.1热力学模型的优化求解方法425.1.1求解算法的选择425.1.2遗传算法简介425.1.3遗传算法求解方法445.2冲天炉成分预测系统的实现465.2.1成分预测系统内容465.2.2成分预测系统的系统实现475.3数值算例与分析485.3.1数值算例内容485.3.2数值算例结果与分析505.3.3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546.1感应电炉熔炼物理模型与基本假设546.1.1物理模型546.1.2基本假设556.2感应电炉熔炼电磁场数学建模556.2.1理论基础556.2.2求解区域和边界定义576.2.3求解方法576.2.4电磁场控制方程586.2.5复矢量磁位和复标量电位描述方程组596.3感应电炉熔炼多物理场耦合数学建模616.3.1假设条件616.3.2传热与流动耦合数学建模626.3.3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657.1混合交错网格模型建立657.1.1基本网格结构657.1.2交错网格和标识方法667.1.3节点值匹配算法667.2电磁场控制方程有限差分数值求解687.2.1涡流区求解687.2.2非涡流区求解707.2.3求解边界条件及收敛条件707.3传热与流动耦合控制方程有限差分数值求解747.3.1有限差分离散747.3.2收敛条件757.4流动与传质耦合控制方程有限体积数值求解757.4.1洛伦兹力的数值求解757.4.2有限体积离散767.4.3流动场高效数值求解技术787.4.4传热与传质耦合求解技术807.5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878.1模型网格与计算参数878.2电磁场模拟结果与分析888.2.1磁场分布数值结果888.2.2电磁参数对磁场分布的影响908.3电磁传热耦合行为模拟结果与分析928.4传质行为数值模拟结果与分析958.4.1网格步长对数值结果的精度影响958.4.2宏观偏析数值模拟结果分析968.5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1049.1计算机炉料配比技术发展现状及趋势1049.1.1炉料配比工艺简介1049.1.2工业配料问题研究概况1049.1.3约束优化算法的研究概况1069.2计算机炉料优化配比建模1089.2.1目标函数1089.2.2约束条件1089.2.3优化配比数学模型1090章计算机炉料优化配比求解方法11110.1约束优化算法11110.1.1精确算法11110.1.2近似算法11210.2最优化求解方法11310.3次优解求解方法11510.3.1约束松弛求解方案11510.3.2遗传算法求解方案11610.4手动试错法1171章计算机炉料配比系统的设计与实现11911.1系统总体设计11911.1.1需求分析11911.1.2总体设计12011.2系统功能实现12011.2.1数据库管理模块的实现12011.2.2自动炉料配比模块的实现12411.2.3手动炉料配比模块的实现12411.2.4炉前炉料配比模块的实现1282章计算机炉料配比系统应用功能13112.1软件安装13112.2功能概述1333章计算机炉料配比系统数据库13613.1炉料数据库13613.1.1炉料分类13613.1.2系统数据库13613.1.3用户数据库14113.2烧损率与烧损量方案14213.2.1烧损率与烧损量14213.2.2烧损率方案设定14313.2.3烧损量方案设定14313.3杂质元素14513.3.1杂质元素的总体含量14513.3.2杂质元素的设定与统计1454章计算机炉料配比系统主要功能14614.1炉料配比14614.1.1炉料配比界面与基本内容14614.1.2炉料配比基本步骤14714.2自动炉料配比15414.2.1解方程组法15414.2.2穷举法与最小成本法15614.3手动炉料配比16114.3.1手动配比的基本思路16114.3.2手动配比的步骤16114.4炉前配比16414.4.1炉前配比的基本思路1