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1绪论1

1．1有色冶金炉窑分类1

1．2有色冶金炉窑热工过程与一般炉窑热工系统2

1．3有色冶金炉窑设计与研究方法的发展3

1．3．1炉窑设计与研究常用方法3

1．3．2数学模型-全息仿真-整体优化方法的特点5

1．4有色冶金炉窑数学模型及一般建模方法6

1．4．1现代有色冶金炉窑数学模型的种类6

1．4．2建模步骤特点7

参考文献9

2有色冶金炉窑热工过程数学模型10

2．1炉内气体流动与流场模拟10

2．1．1概述10

2．1．2雷诺时均方程与法夫尔平均法12

2．1．3湍流模型14

2．1．4低雷诺数k-ε模型20

2．1．5归一化重整组合k-ε模型23

2．1．6雷诺应力模型25

2．2炉内传热过程与温度场模拟26

2．2．1炉内传热过程特点26

2．2．2区域法（Zone Method）辐射模型28

2．2．3蒙特卡罗辐射换热模型32

2．2．4离散辐射传热模型34

2．3燃烧过程与浓度场模拟37

2．3．1化学反应流体力学基本方程38

2．3．2气相燃烧模型42

2．3．3颗粒与液滴燃烧模型49

2．3．4 NOx模型55

2．4磁场模拟62

2．4．1物理模型62

2．4．2电流场数学模型63

2．4．3导电元件的磁场数学模型64

2．4．4铁磁元件的磁场模型69

2．4．5磁场三维数学模型71

2．4．6磁场模拟的应用72

2．5炉内熔体流动与流场模拟72

2．5．1炉内熔体流动的数学模型72

2．5．2电磁流动74

2．5．3喷射气流作用下的熔体流动78

参考文献84

3有色冶金炉窑的全息仿真91

3．1全息仿真概念与特点91

3．2全息仿真数学模型92

3．3全息仿真中的多场耦合问题95

3．3．1多场耦合类型95

3．3．2三场相内耦合实例96

3．3．3四场多重耦合实例97

3．4全息仿真模型的求解方法100

参考文献101

4热工-工艺过程的人工智能模拟103

4．1有色冶金炉窑内热工-工艺过程特点103

4．2人工智能方法原理简介104

4．2．1专家系统105

4．2．2模糊模拟106

4．2．3人工神经元网络模型107

4．3智能模糊分析法建模109

4．3．1多变量系统智能模糊自适应优化决策模型建模方法109

4．3．2实例——炼镍矿热电炉生产过程模糊自适应优化决策模型113

4．4模糊神经网络分析法建模119

4．4．1多变量系统模糊神经网络自适应优化决策模型建模方法119

4．4．2实例——渣贫化电炉生产过程模糊神经网络自适应优化决策模型123

参考文献128

5铝电解槽的全息仿真131

5．1概述131

5．2铝电解槽的电磁场解析135

5．2．1母线电流解析模型136

5．2．2阳极电流解析模型136

5．2．3熔体电流场解析139

5．2．4阴极电流场解析142

5．2．5磁场解析144

5．2．6铁磁性物质对磁场分布的影响147

5．3熔体流场解析150

5．3．1熔体内的电磁力150

5．3．2铝液运动分析151

5．3．3电解质运动分析152

5．3．4熔体流场计算154

5．4铝电解槽热场解析156

5．4．1控制方程与边界条件157

5．4．2计算方法159

5．5铝电解槽的动态仿真161

5．5．1铝电解槽运行工况的影响因素与动态仿真基本原理161

5．5．2模型与算法162

5．5．3动态仿真技术方案及软件系统功能163

5．6铝电解槽的电流效率模型164

5．6．1电流效率的影响因素及其测定方法166

5．6．2电流效率模型168

参考文献171

6矿热电炉仿真与优化175

6．1概述175

6．2矿热电炉自焙电极烧结过程模型176

6．2．1电极烧结过程电、热解析模型178

6．2．2计算机仿真软件181

6．2．3计算结果及烧结过程分析182

6．2．4自焙电极结构与操作制度的优化188

6．3矿热电炉熔池流场模型191

6．3．1熔池流场数学模型191

6．3．2炉渣受力分析193

6．3．3流场求解方法与特点195

6．4矿热电炉熔池传热和温度场模型198

6．4．1熔池热场数学模型199

6．4．2计算机仿真软件202

6．4．3计算结果及验证202

6．4．4电炉生产条件的评价及优化208

参考文献209

7火焰炉炉膛四场耦合仿真213

7．1概述213

7．2碳阳极焙烧炉燃烧室仿真与优化215

7．2．1物理模型216

7．2．2数学模型216

7．2．3仿真和优化过程实例218

7．3闪速炉反应塔内四场耦合仿真225

7．3．1数值模拟方法225

7．3．2铜闪速炉仿真实例229

7．3．3结论234

7．4煤粉锅炉炉膛内的四场耦合模型234

7．4．1物理模型236

7．4．2数学模型236

7．4．3仿真的燃烧工况及边界条件240

7．4．4仿真结果及分析242

参考文献248

8广义流态化中稀相与浓相模型251

8．1关于气-粒广义流态化系统251

8．2粉料粒度分布模型253

8．2．1正态分布模型255

8．2．2对数概率分布模型255

8．2．3韦布尔概率分布函数256

8．2．4 R-R分布模型257

8．2．5拔山-棚泽分布函数258

8．3稀相模型259

8．3．1气-粒两相流动理论模型概述259

8．3．2无滑移模型260

8．3．3小滑移模型261

8．3．4多流体模型263

8．3．5颗粒群轨道模型265

8．3．6颗粒群轨道模型的求解方法270

8．4浓相数学模型271

8．4．1概述271

8．4．2简单气泡两相模型273

8．4．3鼓泡床模型274

8．4．4气泡聚合模型275

8．4．5用于气固反应的气泡聚合模型280

8．4．6浓相中固体反应率模型283

参考文献287

9单端辐射管的多重数值仿真290

9．1概述290

9．1．1单端辐射管及研究背景简介290

9．1．2单端辐射管仿真的总体思想293

9．2单端辐射管的三维冷态模型294

9．3单端辐射管的二维模拟298

9．3．1流场计算298

9．3．2燃烧计算301

9．3．3二维模型计算结果与分析305

9．4单端辐射管的一维模拟308

参考文献313

10有色冶金炉窑多目标整体优化315

10．1概述315

10．1．1优化概念及其发展315

10．1．2炉窑整体优化三原则315

10．2炉窑整体优化的一般目标317

10．2．1单位生产率函数317

10．2．2产品质量控制函数322

10．2．3炉窑寿命控制函数324

10．2．4炉窑能耗函数326

10．2．5大气污染物排放控制函数327

10．3多目标整体优化的常用方法333

10．3．1人工智能优化方法333

10．3．2统一目标法336

10．3．3主要目标法338

10．3．4协调曲线法339

10．3．5分层求解法339

10．3．6多目标模糊优化340

10．4炉窑整体优化的技术载体342

10．4．1设计优化CAD342

10．4．2炉窑操作优化智能决策支持系统343

10．4．3在线优化系统351

10．4．4监-控-管一体化集成系统354

参考文献357

索引360

译名对照367