《冶金過程模型與仿真》課程簡介與教學大綱

《冶金過程模型與仿真》教學大綱課程編號：01014907課程名稱：冶金過程模型與仿真/ModelandsimulationofMetallurgicalprocess學分：2學分學時：32學時（實驗：0上機：0課外實踐：0）適用專業(yè)：冶金工程建議修讀學期：第7學期開課單位：冶金工程學院課程負責人：先修課程：高等數學、大學計算機基礎、物理化學、冶金傳輸原理考核方式與成績評定標準：本課程考核采用考試與平時作業(yè)、章節(jié)測試、實驗報告相結合的形式。考核成績由平時成績（有平時作業(yè)、章節(jié)測試及實驗報告構成）與期末成績組成。論文與課題案例相結合的形式。平時成績占總成績的50%，期末測試占50%。教材與主要參考書目：【主要教材】陳建斌.冶金過程數值模擬基礎.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.第1版?！緟⒖紩俊?.赫冀成.冶金過程數學模型概論.北京：中國金屬學會，1988，第1版。2.龍紅明.冶金過程數學模型與人工智能優(yōu)化，，冶金工業(yè)出版社，2010，第1版。3.帕坦卡,郭寬良譯.傳熱與流體流動的數值計算.中國科學技術大學出版社1984，第1版。內容概述：本課程是冶金工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課程（鋼鐵冶金模塊），是計算機在冶金中的得到廣泛應用，為了提高學生在這方面的知識而開設的新課程；通過本課程知識的傳授，使學生可以掌握數學模型的建立以及模型求解，研究鋼鐵冶金過程中的各種現象和內在的規(guī)律，為冶金自動化發(fā)展打下基礎。本課程主要包括傳輸過程數學模型、煉鐵過程數學模型、煉鋼過程數學模型以及連鑄過程數學模型等幾個部分?！兑苯疬^程模型與仿真》教學大綱課程編號：01014907課程名稱：冶金過程模型與仿真/ModelandsimulationofMetallurgicalprocess學分：2學分學時：32學時（實驗：0上機：0課外實踐：0）適用專業(yè)：冶金工程建議修讀學期：第7學期開課單位：冶金工程學院課程負責人：先修課程：高等數學、大學計算機基礎、物理化學、冶金傳輸原理后續(xù)課程：一、課程性質、目的與任務【課程性質】本課程是冶金工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課程（鋼鐵冶金模塊），是計算機在冶金中的得到廣泛應用，為了提高學生在這方面的知識而開設的新課程；通過本課程知識的傳授，使學生可以掌握數學模型的建立以及模型求解，研究鋼鐵冶金過程中的各種現象和內在的規(guī)律，為冶金自動化發(fā)展打下基礎。本課程主要包括傳輸過程數學模型、煉鐵過程數學模型、煉鋼過程數學模型以及連鑄過程數學模型等幾個部分?！灸康呐c任務】通過本課程學習，使學生掌握如何運用數學模型的手段對冶金過程進行模擬研究，熟悉有限體積法對傳輸過程基本方程的離散，并通過數值求解和分析，得到可視化的效果來分析冶金反應器里面的流動、傳熱和傳質現象。使學生初步掌握數值計算的技能，進一步完善知識結構。本課程的任務是通過該課程的教學。要求學生利用數學模型研究的基本原理和方法以及如何運用數學模型去指導和解決生產實際問題，較深刻理解數學模型并運用數學模型去推動生產實踐。【支撐畢業(yè)要求指標點】畢業(yè)要求1.工程知識，指標點1.2.能夠利用數學知識對工程中的一些現象進行建模，并能夠編寫程序采用計算機求解；畢業(yè)要求1.工程知識1.3.能夠利用本課程理論知識對冶金過程建立的相關模型進行求解；畢業(yè)要求2.問題分析，指標點2.3.具備分析冶金工程領域復雜工程問題和創(chuàng)新的能力；畢業(yè)要求5.使用現代工具，指標點5.1.針對復雜的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當的技術工具。二、教學內容及學時分配冶金過程模型與仿真是研究將復雜的冶金過程抽象化，將冶金過程中一個或者多個反應器內的流體的流動、傳熱、傳質以及化學反應進行模型化研究，通過本課程學習，學生應能對冶金過程單元反應器內從建立模型到模型求解和結果后處理。本課程總學時數為32學時，其中理論教學為32學時，實驗教學為0學時；課程教學共有5章，具體內容及學時安排等如下表所示：課程內容教學要求重點（☆）難點（Δ）學時安排實驗學時上機學時備注一、數學模型緒論2數學模型的意義及分類C建立數學模型的步驟C二、傳輸原理數學模型4基本概念及傳輸模型的建立A☆Δ傳輸模型的分類B傳輸模型的初始條件以及邊界條件B三、煉鐵、煉鋼物料平衡和熱平衡4煉鐵過程中的物料平衡B☆煉鐵過程中的熱平衡B煉鋼過程中的物料平衡B☆煉鐵過程中的熱平衡B四、微分方程模型12微分方程的離散化方法A☆傳熱方程；差分方程的建立B對流與擴散BTDMA算法BΔ上機流場計算的SIMPLE算法B五、仿真軟件及案例☆10Fluent軟件介紹C上機Fluent軟件計算原理B高爐爐缸侵蝕模型的建立B上機高爐爐缸侵蝕模型的求解B上機連鑄板坯凝固過程模型的建立B上機連鑄板坯凝固過程模型的求解后處理B上機（教學要求：A—熟練掌握；B—掌握；C—了解）三、建議實驗（上機）項目及學時分配上機一：Fluent軟件介紹2學時上機二：TDMA算法2學時上機三：高爐爐缸侵蝕模型的建立2學時上機四：高爐爐缸侵蝕模型的求解2學時上機五：連鑄板坯凝固過程模型的建立2學時上機六：連鑄板坯凝固過程模型的求解后處理2學時四、教學方法與手段本課程教學過程分理論教學和實驗教學，理論教學以課堂多媒體教學結合上機進行。五、考核方式與成績評定標準本課程考核采用考試與平時作業(yè)、章節(jié)測試、實驗報告相結合的形式?？己顺煽冇善綍r成績（有平時作業(yè)、章節(jié)測試及實驗報告構成）與期末成績組成。論文與課題案例相結合的形式考核環(huán)節(jié)評價環(huán)節(jié)評估畢業(yè)要求平時成績（50分）上機11.2、2.3、5.1上機2-52.3期末測試（50分）上機測試2.3六、教材與參考書目【教材】陳建斌.冶金過程數值模擬基礎.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.第1版。【參考書目】1.赫冀成.冶金過程數學模型概論.北京：中國金屬學會，1988，第1版。2.龍紅明.冶金過程數學模型與人工