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基于非均匀嵌入的高炉多尺度建模研究的任务书
任务书
一、任务背景及目的
高炉多尺度建模是高炉模拟领域的研究热点之一，是实现高炉优化运行和节能降耗的重要手段。目前，高炉模拟研究已经取得了一系列重要进展，但是在实际应用中还存在一些问题，如对连续时间和空间进行离散化的网格划分方法不够优秀，模型计算精度低等。因此，通过非均匀嵌入方法构建高炉多尺度离散化模型，提高模型的计算精度和效率，是解决现有问题的一种重要途径。
本任务旨在通过对非均匀嵌入方法在高炉多尺度建模中的应用研究，构建更精确、高效、可靠的高炉多尺度离散化模型，为实际生产提供更精细化的信息和指导。
二、任务内容与方案
（一）任务内容
1.理论研究：研究非均匀嵌入方法在高炉模拟中的数学理论和实现方法。
2.模型构建：根据研究结果，建立高炉多尺度离散化模型，包括高炉内部热力学、物理、化学等多种过程。
3.算法实现：针对模型构建所需的最优化算法、高效算法等问题，开展相关算法研究，并在计算机平台上进行实现和优化。
4.模型验证：应用构建的高炉多尺度离散化模型对现有高炉进行模拟计算，并对计算结果进行验证和分析。
（二）实施方案
1.理论研究阶段：通过对非均匀嵌入方法的文献研究和理论分析，掌握其在离散化方法中的应用思想和技术，明确其适用范围、计算精度、计算效率等指标。
2.模型构建阶段：根据理论研究的成果，基于离散化模型，设计出高炉多尺度离散化模型，涵盖高炉内部流体、固相物质传输、燃烧与反应、传热与传质等多种过程，构建相应的数学模型和计算模型。
3.算法实现阶段：根据以上模型构建需求，通过算法分析和研究，设计出非均匀嵌入离散化模型的实现算法，优化算法实现过程中的计算效率和计算精度，保证算法的高效、可靠和稳定性。
4.模型验证阶段：应用构建的高炉多尺度离散化模型，进行现有高炉的模拟计算，并进行结果验证和分析，评估模型的计算精度和计算效率，确定模型的可靠性和适用性。
三、预期成果
1.建立高炉多尺度离散化模型，包括热力学、物理和化学多种过程，提高高炉模拟的计算精度和计算效率。
2.设计出基于非均匀嵌入的高效最优化算法实现方法，在实现过程中优化高炉模型的计算效率和计算精度。
3.应用构建的高炉多尺度离散化模型对现有高炉进行模拟计算，并对计算结果进行验证和分析，评估模型的计算精度和计算效率。
4.撰写专业性综述性论文一篇，发表于相关学术期刊或学术会议上。
四、研究计划
1.理论研究阶段（3个月）
（1）对非均匀嵌入方法进行全面了解和掌握。
（2）总结离散化方法及其在高炉模拟研究中的应用现状和存在问题。
（3）研究非均匀嵌入方法在高炉多尺度离散化模型建立中的应用思想和实现技术。
2.模型构建阶段（4个月）
（1）设计出高炉多尺度离散化模型。
（2）构建相应的数学模型和计算模型。
3.算法实现阶段（3个月）
（1）设计出非均匀嵌入离散化模型的实现算法。
（2）优化算法实现过程中的计算效率和计算精度。
4.模型验证阶段（3个月）
（1）应用构建的高炉多尺度离散化模型，对现有高炉进行模拟计算。
（2）对计算结果进行验证和分析，评估模型的计算精度和计算效率。
5.论文撰写和提交（1个月）
（1）撰写专业性综述性论文一篇。
（2）论文修改和投稿。
五、参考文献
[1]王志智,黄嵩.非均匀嵌入方法研究综述[J].计算机科学,2017,44(9):45-50.
[2]林锦,赵灵,张宏伟,等.非均匀嵌入在有限元分析中的应用[J].机械设计与制造,2019(2):144-147.
[3]李光耀,蒋存胜,韩明德,等.基于非均匀嵌入的可变形实体三角网格化方法[J].计算机科学,2019,46(10):272-276.
[4]黄自坚,郝宇,陈尧,等.基于非均匀嵌入的电磁计算方法研究[J].电工材料,2016,30(9):116-118.
[5]宋艺文.基于非均匀嵌入的高性能计算在数值模拟中的应用研究[D].浙江大学,2020.