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成果簡(jiǎn)介冶金過程仿真是以程序設(shè)計(jì)和物理模擬相結(jié)合， 通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法， 對(duì)工程問題和物理問題乃至自然界各類問題進(jìn)行研究。 冶金過程仿真在煉鋼、 爐外精煉以及連鑄過程有著廣泛的應(yīng)用。 在鋼液的冶煉、 澆注過程中所涉及到的流體流動(dòng)、 傳熱、 傳質(zhì)進(jìn)行模擬， 其中包括鋼包精煉過程、 連鑄中間包、 連鑄結(jié)晶器澆鑄過程以及模鑄澆鑄過程中的三維多相流動(dòng)、 傳熱、 傳質(zhì)與凝固的冶金過程仿真。外加電磁場(chǎng)作用下， 對(duì)連鑄中間包的感應(yīng)加熱， 結(jié)晶器電磁制動(dòng)條件下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動(dòng)和夾雜物去除的冶金過程仿真研究； 鋼包感應(yīng)加熱過程操作參數(shù)的優(yōu)化等等有重要作用。 冶金過程仿真結(jié)果和工業(yè)試驗(yàn)的觀察吻合很好， 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有較好的指導(dǎo)作用。成熟程度和所需建設(shè)條件本技術(shù)較為成熟， 課題組自行開發(fā)軟件并配備了流體通用 CFD 軟件包 ANSYSFLUENT， 以及磁流體模塊（MHD）， 主要用來對(duì)冶金過程中流體流動(dòng)、 組分傳輸、傳熱、 凝固、 燃燒以及電磁冶金過程的仿真分析。 經(jīng)過多年來的積淀和發(fā)展， 針對(duì)純凈鋼冶煉與連鑄過程的數(shù)學(xué)物理模擬研究已經(jīng)成為本方向較為成熟的研究手段和方法， 近十年， 相繼完成近百項(xiàng)相關(guān)課題。 2005 年 11 月 30 日“高效異型坯連鑄技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用” 項(xiàng)目， 獲安徽省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 近幾年實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了多項(xiàng)冶金企業(yè)的課題， 高效異型坯連鑄技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用通過數(shù)值模擬， 確定中間包內(nèi)檔墻位置， 優(yōu)化高拉速時(shí)中間包內(nèi)鋼水流場(chǎng)； 優(yōu)化水口結(jié)構(gòu)以及鋼水凝固殼厚度的分布特征； 改善結(jié)晶器下部的傳熱條件； 該技術(shù)在馬鋼三煉鋼廠取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 先后成功應(yīng)用于馬鋼、 濟(jì)鋼和和上海亞新等冶金過程中， 鋼包、 中間包、 結(jié)晶器以及外場(chǎng)作用（電磁） 下， 對(duì)冶煉工藝以及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化， 近期完成的科研項(xiàng)目有：上海亞新中天六流、 四流中間包內(nèi)型優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)值模擬研究；馬鋼第四軋鋼廠連鑄中間包擋墻工藝參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究項(xiàng)目；馬鋼第四軋鋼廠連鑄結(jié)晶器水口結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值模擬研究項(xiàng)目；馬鋼電爐冶煉廠 120 t 鋼包吹氬工藝參數(shù)優(yōu)化的研究項(xiàng)目；濟(jì)鋼三煉鋼 ASP、 5#連鑄機(jī)冶金容器流場(chǎng)模擬研究項(xiàng)目。技術(shù)指標(biāo)通過對(duì)冶金過程反應(yīng)器內(nèi)（如， 中間包） 的流動(dòng)和傳熱的數(shù)模研究， 掌握冶金反應(yīng)器內(nèi)（如， 中間包） 流體流動(dòng)的規(guī)律， 提供合理的工藝設(shè)備參數(shù)， 使其冶金效果（夾雜物脫除、 鋼水成分、 溫度均勻性） 符合生產(chǎn)實(shí)際要求， 如， 中間包鋼水達(dá)到包內(nèi)任意兩點(diǎn)的溫差不大于 5 攝氏度為合格。 鋼包達(dá)到較為理想的攪拌效果， 結(jié)晶器對(duì)液面波動(dòng)、 凝固坯殼厚度以及流動(dòng)的控制給出合理的參數(shù)， 為高效、 低能耗和綠色冶金提供指導(dǎo)。市場(chǎng)分析和應(yīng)用前景在冶金過程仿真技術(shù)的研究下， 高效異型坯連鑄技術(shù)使鑄機(jī)作業(yè)率由 65%提高到 87%， 該模式在全連鑄生產(chǎn)中應(yīng)用屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。 同時(shí)對(duì)引進(jìn)的原有工藝及設(shè)備進(jìn)行了改造、 創(chuàng)新后， 使鑄機(jī)達(dá)到了高拉速、 高作業(yè)率、 高質(zhì)量的水平， 鑄機(jī)的年產(chǎn)量由 63 萬噸提高到 110 萬噸， 2003 年該項(xiàng)目獲安徽省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。對(duì)于節(jié)能降耗效益顯著。社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析過程仿真技術(shù)在物理與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的條件下， 對(duì)冶金企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高具有重要作用。 提高鋼液的潔凈度， 較少鑄坯修磨工作量的增加或產(chǎn)生廢坯。不僅可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益， 利于有效地節(jié)約能源， 降低碳排放， 也利于產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。合作方式合作開發(fā)、 受托開發(fā)聯(lián)系方式冶金學(xué)院 王建軍（0555-2312091）； 周俐（13955561593）岳強(qiáng)（15905556998）。

冶金過程仿真是以程序設(shè)計(jì)和物理模擬相結(jié)合，通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，對(duì)工程問題和物理問題乃至自然界各類問題進(jìn)行研究。冶金過程仿真在煉鋼、爐外精煉以及連鑄過程有著廣泛的應(yīng)用。在鋼液的冶煉、澆注過程中所涉及到的流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)進(jìn)行模擬，其中包括鋼包精煉過程、連鑄中間包、連鑄結(jié)晶器澆鑄過程以及模鑄澆鑄過程中的三維多相流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)與凝固的冶金過程仿真。外加電磁場(chǎng)作用下，對(duì)連鑄中間包的感應(yīng)加熱，結(jié)晶器電磁制動(dòng)條件下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動(dòng)和夾雜物去除的冶金過程仿真研究；鋼包感應(yīng)加熱過程操作參數(shù)的優(yōu)化等等有重要作用。冶金過程仿真結(jié)果和工業(yè)試驗(yàn)的觀察吻合很好，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有較好的指導(dǎo)作用。

NS-3 是一款面向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，主要用于研究與教學(xué)目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費(fèi)軟件， GNU GPLv2 認(rèn)證許可，可被大眾研究、 改進(jìn)與使用，它將逐步取代目前廣泛應(yīng)用的 NS-2 網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。NS-3 是由 C++ 和 Python 語(yǔ)言編寫的， 可作為源代碼發(fā)布并適用以下的系統(tǒng)： Linux ， Unix variants，OS X，以及 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺(tái)可以用來模擬仿真各種類型的網(wǎng)絡(luò)、以及各種類型的協(xié)議，在原有平臺(tái)基礎(chǔ)上自定義仿真環(huán)境與參數(shù)等。

通用飛行器仿真軟件主要包括:氣動(dòng)數(shù)據(jù)加載模塊，飛行管理模擬模塊，飛行控制模擬模塊，飛行器六自由度運(yùn)動(dòng)規(guī)律模擬等功能模塊。可提供動(dòng)態(tài)的飛機(jī)飛行仿真參數(shù)，為開發(fā)人員在地面條件下全面綜合和評(píng)估飛行管理、飛行控制和閉環(huán)系統(tǒng)性能提供支持。其主要功能包括:●飛行仿真軟件能實(shí)時(shí)模擬并輸出飛機(jī)的飛行參數(shù)，飛行曲線能完整覆蓋飛機(jī)的飛行包線;●飛行仿真軟件能模擬'飛機(jī)的各種典型飛行剖面;●飛行仿真軟件能夠?qū)崿F(xiàn)基本的飛行控制和飛行管理功能;●.飛行仿真軟件能夠模擬風(fēng)、大氣等外部環(huán)境對(duì)飛機(jī)飛行的影響。

本系統(tǒng)是基于PLC設(shè)計(jì)出的一套能仿真煤礦井下爆破工作環(huán)境，并根據(jù)仿真環(huán)境決策出最佳的爆破方案，同時(shí)仿真系統(tǒng)還可以用于從業(yè)人員的培訓(xùn)。本系統(tǒng)以PLC為核心，由炮眼檢測(cè)電路、電雷管方向檢測(cè)電路、炮泥檢測(cè)電路、PLC及其擴(kuò)展模塊以及MCGS模塊組成。在該系統(tǒng)中，一方面下位機(jī)PLC將檢測(cè)電路采集到的各種數(shù)據(jù)在線傳送給上位機(jī)的MCGS模塊，MCGS模塊仿真出爆破環(huán)境，為爆破方案決策提供依據(jù)；另一方面上位機(jī)通過MCGS模塊將爆破控制命令和調(diào)度命令傳送給下位機(jī)，執(zhí)行爆破動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)在仿真環(huán)境中決策出最佳的爆破方案

通用飛行器仿真軟件主要包括:氣動(dòng)數(shù)據(jù)加載模塊，飛行管理模擬模塊，飛行控制模擬模塊，飛行器六自由度運(yùn)動(dòng)規(guī)律模擬等功能模塊。可提供動(dòng)態(tài)的飛機(jī)飛行仿真參數(shù)，為開發(fā)人員在地面條件下全面綜合和評(píng)估飛行管理、飛行控制和閉環(huán)系統(tǒng)性能提供支持。其主要功能包括:●飛行仿真軟件能實(shí)時(shí)模擬并輸出飛機(jī)的飛行參數(shù)，飛行曲線能完整覆蓋飛機(jī)的飛行包線;●飛行仿真軟件能模擬'飛機(jī)的各種典型飛行剖面;●飛行仿真軟件能夠?qū)崿F(xiàn)基本的飛行控制和飛行管理功能;●.飛行仿真軟件能夠模擬風(fēng)、大氣等外部環(huán)境對(duì)飛機(jī)飛行的影響。

成果 針對(duì)近年來我國(guó)數(shù)控機(jī)床數(shù)量大幅增加，但數(shù)控機(jī)床的功能和利用率得不到充分發(fā)揮的現(xiàn)狀，研發(fā)了具有操作簡(jiǎn)單、功能適用等特點(diǎn)的面向制造業(yè)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。 成果先后獲得陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化中試、西安市碑林區(qū)科技局等項(xiàng)目的資助，通過了陜西省教育廳和碑林區(qū)科技局的驗(yàn)收， 獲得了中華人民共和國(guó)國(guó)家版權(quán)局頒發(fā)的軟件著作權(quán) ，并在西安煤礦機(jī)械有限公司、陜西華拓科技有限公司、 中國(guó)人民解放軍第 5702 廠得到應(yīng)用。

產(chǎn)品介紹            仿真冰板,顧名思義就是模仿用自然水冷卻工藝制作的真冰場(chǎng)地的板材。通過若干塊不同尺寸的仿真冰板組合安裝，即可建成面積可調(diào)的仿真冰面。      仿真冰板是采用超高分子量聚乙烯材料經(jīng)過復(fù)雜的工藝及精湛的設(shè)計(jì)制作而成，是一種性能極佳的高分子復(fù)合材料。       本項(xiàng)目采用成熟的板材壓制工藝及加工技術(shù)，與引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相結(jié)合，生產(chǎn)管材、棒材、異型材，工藝技術(shù)可行。      產(chǎn)品可交叉生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)上可互補(bǔ)，種類上齊全配套。原材料全部立足于供應(yīng)充足的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。產(chǎn)品應(yīng)用      *  作為中小學(xué)室內(nèi)外冰場(chǎng)，普及冰上運(yùn)動(dòng)。      * 作為市政廣場(chǎng)及公園等多用途活動(dòng)場(chǎng)所，進(jìn)行全面建身活動(dòng)。      * 用于度假村及滑雪場(chǎng)等地，增添度假娛樂的新亮

隨著空分裝置朝著大型化，稀有氣體全體區(qū)和全面計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，對(duì)空分操作人員的素質(zhì)及操作技能提出了極大的挑戰(zhàn)。要在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)出一個(gè)合格的熟練的操作人員一般需要5年左右的時(shí)間。 當(dāng)前，操作仿真技術(shù)在操作人員培訓(xùn)方面有著特殊的功能，目前已經(jīng)有用于各種運(yùn)載工具（如飛機(jī)、船舶等）以及各種復(fù)雜設(shè)備系統(tǒng)（如電站、電網(wǎng)、大型化工系統(tǒng)等）的仿真訓(xùn)練機(jī)，在提高效率、節(jié)約能源、安全訓(xùn)練等方面起了十分重要的作用。為此，我們開發(fā)了大型空分裝置操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，促進(jìn)其對(duì)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)、操作動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的了解，提高操作技能和應(yīng)變能力，從而最大限度地提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，減少運(yùn)行事故的發(fā)生。 目前，該技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)幾個(gè)大型冶金企業(yè)的制氧廠，取得了良好的效果。

我國(guó)鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級(jí)規(guī)劃提出了促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展、堅(jiān)持綠色發(fā)展、推動(dòng)智能制造的指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。因此，開展高品質(zhì)鋼的智能制造相關(guān)技術(shù)的研究非常必要。冶金反應(yīng)器內(nèi)存在著復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和物理過程，存在高溫不可視的特點(diǎn)。本項(xiàng)目開發(fā)的高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程仿真模型可以準(zhǔn)確地在線了解精煉和連鑄過程的工作狀況，確保潔凈度和鑄坯質(zhì)量的精準(zhǔn)控制，顯著提高高品質(zhì)鋼潔凈度和鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。建立的模型適用于不同鋼鐵企業(yè)、不同鋼種、不同生產(chǎn)流程、不同冶金設(shè)備。因此，高品質(zhì)鋼冶煉過程仿真技術(shù)在鋼鐵冶金領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。（1）建立了鐵水預(yù)處理脫硫模型。根據(jù)鐵水包和相應(yīng)攪拌器的尺寸得出幾何模型，對(duì)于鐵水包內(nèi) KR 脫硫過程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，包括 KR 攪拌過程中鐵水包內(nèi)速度分布、鐵水漩渦面深度、氧化鈣粒子的運(yùn)動(dòng)、分布和不同參數(shù)下的鐵水脫硫效果。應(yīng)用本研究開發(fā)的 KR 脫硫過程模型可以應(yīng)用指導(dǎo)和提升現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程 KR 反應(yīng)器內(nèi)的脫硫速率。（2）建立了轉(zhuǎn)爐煉鋼模型。根據(jù)鋼水重量、氧氣位置、相應(yīng)轉(zhuǎn)爐幾何尺寸得出數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)流場(chǎng)、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)等精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍位置、流量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)參數(shù)的優(yōu)化和控制。（3）建立了吹氬過程合金化模型。合金化模型考慮了合金粒子的加入、運(yùn)動(dòng)、熔化和混勻的完整過程，并且通過用戶定義程序（UDF），計(jì)算整個(gè)計(jì)算域內(nèi)的混勻時(shí)間。本模型的應(yīng)用可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)際生產(chǎn)鋼包吹氬過程中合金混勻過程，提升鋼液成分的穩(wěn)定性，優(yōu)化合金化時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。（4）建立了鋼包吹氬過程湍流條件下夾雜物去除模型。夾雜物去除模型重點(diǎn)研究了湍流強(qiáng)度對(duì)單個(gè)氣泡對(duì)夾雜物去除率的影響，考慮了氣泡尺寸對(duì)其形貌的影響、氣泡尾流對(duì)夾雜物的捕獲等。本模型的應(yīng)用可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)際生產(chǎn)鋼包吹氬過程中合金混勻過程和夾雜物的氣泡浮選去除，提升鋼包冶煉過程中高品質(zhì)鋼的潔凈度。（5）建立了連鑄中間包中間包模型。通過自主開發(fā) UDF 子程序，對(duì)中間包內(nèi)鋼液三維流場(chǎng)和夾雜物濃度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算，使用 PSG 法計(jì)算多組不同特征直徑夾雜物顆粒間碰撞聚合長(zhǎng)大過程。可以用于模擬高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程冶金反應(yīng)器中夾雜物的碰撞、長(zhǎng)大及去除，實(shí)現(xiàn)夾雜物的尺寸和數(shù)量變化的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，提升精煉及中間包冶金過程高品質(zhì)鋼鋼液潔凈度。（6）建立連鑄結(jié)晶器內(nèi)全凝固及夾雜物運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶器連鑄過程流場(chǎng)、傳熱凝固、磁場(chǎng)和夾雜物運(yùn)動(dòng)的耦合計(jì)算。可應(yīng)用于預(yù)測(cè)整個(gè)連鑄過程的流場(chǎng)、鑄坯溫度和坯殼厚度等，尤其是可以預(yù)測(cè)夾雜物在整個(gè)鑄坯斷面上的分布規(guī)律，提升高品質(zhì)鋼鑄坯潔凈度。