工业加热炉是钢铁、有色、石化等行业生产流程中的核心热工设备，其本质是一个复杂的"燃烧-流动-传热-氧化"多物理场强耦合系统。传统的加热炉热工设计往往将燃烧过程与传热过程割裂开来分析，忽视了两者之间的双向耦合作用，导致钢坯温度预测偏差大、工艺参数凭经验制定、氧化烧损难以定量评估等问题。
新核航宇建立的燃烧-传热耦合过程分析方法体系，实现了从"经验驱动"到"模型驱动"的设计与运行优化转型。耦合模型的温度预测误差可控制在±15℃以内，相比传统经验公式法（误差可达±50℃以上）具有显著优势。
传统方法痛点
"分而治之"的分析方法导致五大工程难题
解决的核心问题
四大工程核心问题，耦合分析一次性解决
ρ·cₚ·∂T/∂t = ∇·(k·∇T)
式中，ρ为物料密度，cₚ为比热容，k为导热系数，T为温度。钢坯表面热边界条件为：
-k·∂T/∂n = qᵣₐ𝒹 + q𝒸ₒₙᵥ + qₒₓᵢ𝒹
其中qᵣₐ𝒹为辐射热流（由CFD辐射模型计算），q𝒸ₒₙᵥ为对流热流，qₒₓᵢ𝒹为氧化反应吸/放热。
弱耦合（分区迭代法）：将炉膛计算域与物料计算域分开求解，在每个时间步内先求解炉膛燃烧场，提取物料表面热流密度；再求解物料导热，更新表面温度；将更新后的表面温度作为炉膛辐射传热的边界条件，进入下一时间步迭代。计算效率高，适用于工程级分析。
强耦合（整体联立法）：将炉膛控制方程与物料导热方程组装为统一的代数方程组，在同一求解器内同时求解。收敛性好，适用于稳态或准稳态分析。
动态更新策略：采用"固定网格+动态热源项"的简化策略，在保证精度的同时大幅降低计算成本。
在燃烧-传热耦合基础上，引入氧化动力学模型，实现"燃烧-传热-氧化"三物理场耦合。氧化层生长速率采用抛物线动力学模型：
dxₒₓ/dt = kₚ(Tₛ, pO₂) / xₒₓ
其中xₒₓ为氧化层厚度，kₚ为抛物线速率常数，与表面温度Tₛ和表面氧分压pO₂相关。氧化层增加表面热阻，影响传热效率，实现氧化与传热的双向耦合。