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成果簡介冶金過程仿真是以程序設(shè)計和物理模擬相結(jié)合， 通過數(shù)值計算和圖像顯示的方法， 對工程問題和物理問題乃至自然界各類問題進行研究。 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、 傳熱、 傳質(zhì)進行模擬， 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、 傳熱、 傳質(zhì)與凝固的冶金過程仿真。外加電磁場作用下， 對連鑄中間包的感應(yīng)加熱， 結(jié)晶器電磁制動條件下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動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)試驗的觀察吻合很好， 對工業(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）， 主要用來對冶金過程中流體流動、 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， 針對純凈鋼冶煉與連鑄過程的數(shù)學物理模擬研究已經(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” 項目， 獲安徽省科技進步一等獎。 近幾年實驗室承擔了多項冶金企業(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)化高拉速時中間包內(nèi)鋼水流場； 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)濟效益。 先后成功應(yīng)用于馬鋼、 濟鋼和和上海亞新等冶金過程中， 鋼包、 中間包、 結(jié)晶器以及外場作用（電磁） 下， 對冶煉工藝以及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化， 近期完成的科研項目有：上海亞新中天六流、 四流中間包內(nèi)型優(yōu)化設(shè)計的數(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)化的研究項目；濟鋼三煉鋼 ASP、 5#連鑄機冶金容器流場模擬研究項目。技術(shù)指標通過對冶金過程反應(yīng)器內(nèi)（如， 中間包） 的流動和傳熱的數(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)實際要求， 如， 中間包鋼水達到包內(nèi)任意兩點的溫差不大于 5 攝氏度為合格。 鋼包達到較為理想的攪拌效果， 結(jié)晶器對液面波動、 凝固坯殼厚度以及流動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)用屬于國內(nèi)首創(chuàng)。 同時對引進的原有工藝及設(shè)備進行了改造、 創(chuàng)新后， 使鑄機達到了高拉速、 高作業(yè)率、 高質(zhì)量的水平， 鑄機的年產(chǎn)量由 63 萬噸提高到 110 萬噸， 2003 年該項目獲安徽省科技進步一等獎。對于節(jié)能降耗效益顯著。社會經(jīng)濟效益分析過程仿真技術(shù)在物理與數(shù)學模型相結(jié)合的條件下， 對冶金企業(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)生了良好的社會效益。合作方式合作開發(fā)、 受托開發(fā)聯(lián)系方式冶金學院 王建軍（0555-2312091）； 周俐（13955561593）岳強（15905556998）。

冶金過程仿真是以程序設(shè)計和物理模擬相結(jié)合，通過數(shù)值計算和圖像顯示的方法，對工程問題和物理問題乃至自然界各類問題進行研究。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、傳熱、傳質(zhì)進行模擬，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、傳熱、傳質(zhì)與凝固的冶金過程仿真。外加電磁場作用下，對連鑄中間包的感應(yīng)加熱，結(jié)晶器電磁制動條件下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流動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)試驗的觀察吻合很好，對工業(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目的。 NS-3 作為源代碼公開的一款免費軟件， GNU GPLv2 認證許可，可被大眾研究、 改進與使用，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 平臺上運行的 Cygwin 或 MinGW 等。NS-3模擬仿真平臺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，飛行器六自由度運動規(guī)律模擬等功能模塊?？商峁﹦討B(tài)的飛機飛行仿真參數(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:●飛行仿真軟件能實時模擬并輸出飛機的飛行參數(shù)，飛行曲線能完整覆蓋飛機的飛行包線;●飛行仿真軟件能模擬'飛機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、大氣等外部環(huán)境對飛機飛行的影響。

本系統(tǒng)是基于PLC設(shè)計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，同時仿真系統(tǒng)還可以用于從業(yè)人員的培訓。本系統(tǒng)以PLC為核心，由炮眼檢測電路、電雷管方向檢測電路、炮泥檢測電路、PLC及其擴展模塊以及MCGS模塊組成。在該系統(tǒng)中，一方面下位機PLC將檢測電路采集到的各種數(shù)據(jù)在線傳送給上位機的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)；另一方面上位機通過MCGS模塊將爆破控制命令和調(diào)度命令傳送給下位機，執(zhí)行爆破動作，從而實現(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，飛行器六自由度運動規(guī)律模擬等功能模塊?？商峁﹦討B(tài)的飛機飛行仿真參數(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:●飛行仿真軟件能實時模擬并輸出飛機的飛行參數(shù)，飛行曲線能完整覆蓋飛機的飛行包線;●飛行仿真軟件能模擬'飛機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、大氣等外部環(huán)境對飛機飛行的影響。

成果 針對近年來我國數(shù)控機床數(shù)量大幅增加，但數(shù)控機床的功能和利用率得不到充分發(fā)揮的現(xiàn)狀，研發(fā)了具有操作簡單、功能適用等特點的面向制造業(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)科技局等項目的資助，通過了陜西省教育廳和碑林區(qū)科技局的驗收， 獲得了中華人民共和國國家版權(quán)局頒發(fā)的軟件著作權(quán) ，并在西安煤礦機械有限公司、陜西華拓科技有限公司、 中國人民解放軍第 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)計制作而成，是一種性能極佳的高分子復(fù)合材料。       本項目采用成熟的板材壓制工藝及加工技術(shù)，與引進國外先進設(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)濟上可互補，種類上齊全配套。原材料全部立足于供應(yīng)充足的國內(nèi)市場。產(chǎn)品應(yīng)用      *  作為中小學室內(nèi)外冰場，普及冰上運動。      * 作為市政廣場及公園等多用途活動場所，進行全面建身活動。      * 用于度假村及滑雪場等地，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)和全面計算機控制的發(fā)展，對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)實踐中培養(yǎng)出一個合格的熟練的操作人員一般需要5年左右的時間。 當前，操作仿真技術(shù)在操作人員培訓方面有著特殊的功能，目前已經(jīng)有用于各種運載工具（如飛機、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）的仿真訓練機，在提高效率、節(jié)約能源、安全訓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系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于對運行人員進行培訓，促進其對設(shè)備運行特點、操作動態(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)備運行的安全性和可靠性，減少運行事故的發(fā)生。 目前，該技術(shù)已應(yīng)用于我國幾個大型冶金企業(yè)的制氧廠，取得了良好的效果。

我國鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃提出了促進創(chuàng)新發(fā)展、堅持綠色發(fā)展、推動智能制造的指導(dǎo)思想，實現(xiàn)我國鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。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)雜化學反應(yīng)和物理過程，存在高溫不可視的特點。本項目開發(fā)的高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程仿真模型可以準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，對于鐵水包內(nèi) KR 脫硫過程進行數(shù)值模擬計算，包括 KR 攪拌過程中鐵水包內(nèi)速度分布、鐵水漩渦面深度、氧化鈣粒子的運動、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)學模型，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐內(nèi)流場、速度場和溫度場等精準預(yù)測，同時對轉(zhuǎn)爐氧槍位置、流量等參數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)對轉(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、運動、熔化和混勻的完整過程，并且通過用戶定義程序（UDF），計算整個計算域內(nèi)的混勻時間。本模型的應(yīng)用可以更準確地預(yù)測實際生產(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研究了湍流強度對單個氣泡對夾雜物去除率的影響，考慮了氣泡尺寸對其形貌的影響、氣泡尾流對夾雜物的捕獲等。本模型的應(yīng)用可以更準確地預(yù)測實際生產(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，對中間包內(nèi)鋼液三維流場和夾雜物濃度場進行耦合計算，使用 PSG 法計算多組不同特征直徑夾雜物顆粒間碰撞聚合長大過程?？梢杂糜谀M高品質(zhì)鋼生產(chǎn)過程冶金反應(yīng)器中夾雜物的碰撞、長大及去除，實現(xiàn)夾雜物的尺寸和數(shù)量變化的精準預(yù)測，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)全凝固及夾雜物運動捕捉數(shù)值模型，實現(xiàn)了結(jié)晶器連鑄過程流場、傳熱凝固、磁場和夾雜物運動的耦合計算?？蓱?yīng)用于預(yù)測整個連鑄過程的流場、鑄坯溫度和坯殼厚度等，尤其是可以預(yù)測夾雜物在整個鑄坯斷面上的分布規(guī)律，提升高品質(zhì)鋼鑄坯潔凈度。