《炼钢中的计算流体力学》共11章，系统地阐述了计算流体力学在炼钢中的应用，涉及从流动理论、数值方法到应用技术等各个方面。将现代流体力学中的新理论和新方法应用于金属冶炼过程，重点介绍了作者多年来在揭示高温熔体流动规律、发展工艺过程的数学模型和改善工艺操作等方面取得的一些有价值的研究成果，包括多相流动；流场、电磁场和温度场的耦合；先进湍流模拟方法的应用及人口平衡模型在炼钢过程中的应用等。
《炼钢中的计算流体力学》可供高等院校冶金、化工和热能工程方面的教师、学生阅读，也可供广大冶金企业和科研机构的科研工作者参考。
钢的冶炼是在熔融状态下进行的，故钢液的流动现象具有特别重要的意义。钢液是高温熔体，在其流动的同时也伴随着热量的传递，故可称钢液为“热流体”。普通流体力学的研究方法可以用于研究热流体流动现象，数值计算方法是可利用的最重要的方法之一。炼钢中的热流体流动现象又具有不同于普通流体力学的特点。因而，如何利用普通流体力学的计算方法模拟炼钢中的热流体流动现象是本书的特色。
冶金学在经历了热力学、动力学和反应工程学阶段后，现已发展到过程模拟阶段，即对冶炼的全过程进行直接模拟阶段。过程模拟是目前世界范围内冶金学界最活跃的研究领域之一。建立数学模型是进行过程模拟的前提，因流体流动过程往往是制约钢的冶炼效率的“瓶颈”，故描述流动过程的模型是构成全过程模型的基础，而且全过程模型方程的求解方法也是以流动方程为核心而展开的。要正确地模拟炼钢过程中的复杂现象，不但要深刻了解现象的物理本质，而且还要掌握数值计算方法，通晓计算机技术。
随着计算流体力学在炼钢领域中的快速发展，已有大量数值模拟方面的研究论文发表，但还没有一本系统介绍现代炼钢中计算流体力学方面的书，涉及从流动理论、数值方法到应用技术等各个方面。作者及其课题组长期从事炼钢领域计算流体力学研究，本书是将课题组多年来的研究成果系统化，并结合国内外专家学者在该领域的最新研究成果撰写而成，希望能够促进我国炼钢工艺理论的发展和创新。
本书共11章。可分为三大部分，即流动理论、数值方法和应用研究结果。第1-3章介绍了炼钢中的流体流动现象、模型化及湍流计算方法。第4章介绍了炼钢中计算流体力学的数值方法。第5-11章介绍了计算流体力学方法在模拟炼钢中传输现象的应用研究结果，包括多相流动模拟，流场、电磁场和温度场的耦合，先进湍流模拟方法的应用及人口平衡模型在炼钢过程中的应用等。
1 绪论
1.1 钢液的流动现象及冶金功能
1.1.1 钢包精炼
1.1.2 中间包冶金
1.1.3 结晶器冶金
1.2 流体流动的研究方法
1.3 计算流体力学在炼钢中的应用概述
1.3.1 钢包精炼过程数值模拟
1.3.2 中间包冶金过程数值模拟
1.3.3 结晶器冶金过程数值模拟
参考文献
2 炼钢中的流体流动现象及模型化
2.1 CFD基本控制方程
2.1.1 连续性方程
2.1.2 动量方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 湍流附加方程
2.1.5 初始条件及边界条件
2.2 单相流动
2.2.1 RANS控制方程
2.2.2 LES控制方程
2.3 多相流动
2.3.1 离散相模型
2.3.2 VOF模型
2.3.3 双流体模型
2.4 相变流动
2.4.1 钢液运动方程
2.4.2 凝固过程能量方程
2.5 电磁场
2.5.1 磁场的计算
2.5.2 流场的计算
2.5.3 电磁力的计算
参考文献
3 炼钢中的湍流模型
3.1 湍流数值模拟方法
3.2 直接数值模拟
3.3 雷诺时均模拟
3.3.1 标准k-ε模型
3.3.2 RNG k-ε模型
3.3.3 标准k-ω模型
3.3.4 SSTk-ω模型
3.3.5 雷诺压力模型
3.3.6 模型的缺陷
3.4 大涡模拟
3.4.1 基本思想
3.4.2 滤波
3.4.3 大涡模拟控制方程
3.4.4 亚格子模型
参考文献
4 计算流体力学的数值方法
4.1 常用的数值求解方法
4.1.1 有限差分法
4.1.2 有限体积法
4.1.3 有限元法
4.2 计算区域的划分
4.3 对流一扩散方程的离散格式
4.3.1 中心差分和迎风差分
4.3.2 混合格式、指数格式及乘方格式
4.3.3 二阶迎风格式
4.3.4 QUICK格式
4.3.5 不同离散格式的对比
4.4 压力修正法
4.4.1 基本思想
4.4.2 SIMPLE算法
4.4.3 修订的SIMPLE算法
4.4.4 COUPLED算法
4.4.5 不同压力修正法的对比
4.5 代数方程的数值解法
……
5 钢包内钢-渣-气三相流动
6 感应加热中间包内的流动及夹杂物运动
7 结晶器内钢液瞬态非对称流动的大涡模拟
8 结晶器凝固前沿氩气泡和夹杂物的瞬态运动
9 氩气-钢液两相瞬态非对称流动的大涡模拟
10 结晶器内多尺寸泡状流的人口平衡模型
11 气液两相流相间动量传递模型数值研究
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