连铸传输现象并行模拟及其应用研究

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连铸生产过程是指钢水经大包运送到中间包,然后到结晶器凝固结晶,最后经过二次水冷直接送轧制机轧制的过程。钢水在这过程中,包含传热、传质、流动等复杂传输现象发生,这些现象都直接影响着铸坯的质量,因此人们开展了大量关于连铸的数值模拟研究。 本文在原对宝钢的板坯结晶器内钢水的流动状态研究的基础上,建立了三场耦合(流场、温度场和浓度场)数学模型,并编制了相关的串行模拟程序。鉴于连铸模拟的特点,本文提出了两种算法将上面的串行程序改造成并行程序。一种算法是将所需计算区域在Z方向上进行划分,从而得到了数据空间并行程序。另一种算法是将所需计算的量分开来计算,从而得到了功能模块并行程序。本文用与Fortran90绑定的MPICH实现了这两种并行算法。通过在cluster并行计算机系统上的数值实验表明,这两种算法都取得较好的并行计算效果。最后,本文还将计算后所得的结果进行了图形化显示。 随着新的信息社会的到来,计算机技术尤其是计算机网络技术越来越普及和深入到人们的日常工作与生活之中。连铸这一传统行业也应适应这个形式的发展,为此本文对基于web的连铸快速预报系统作了初步的探讨,该预报系统采用B/S体系结构。系统的开发不仅可以为连铸小型企业节省投资,以低成本获得合格的产品,而且可以将大型企业连铸各个部门联合起来,协同工作。
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