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铸件充型过程三维数值模拟

专 业: 材料学
关键词: 铸件充型 三维数值模拟 铸造缺陷 铸造工业
分类号: TG211
形 态: 共 69 页 约 45,195 个字 约 2.162 M内容
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内容摘要


充型过程与铸件质量密切相关,了解并控制充型过程是获得优质铸件的重要条件。

通过充型凝固过程模拟,人们可以掌握主要铸造缺陷的形成机理,优化铸造工艺参数,确保铸件质量,缩短试制周期,降低生产成本。

本文针对目前铸件充型过程三维数值模拟过程中存在的计算效率低等问题和不足,结合前人工作的经验,对充型过程数值模拟进行了研究,主要研究内容如下:1.编制调试了三维充型过程的流场、温度场耦合数值模拟计算程序,能够较好地数值计算模拟铸件三维充型过程。

2.在不降低计算精度的条件下,简化三维充型模拟计算中自由表面边界条件问题,直接根据当前计算单元周围各单元的流体体积函数值来近似确定自由表面中流体的方位,一定程度降低计算复杂性,提高了计算速度。

3.数值模拟计算工字铸钢件的充型过程,分析其充型过程,做出缺陷预测,与华铸CAE软件的计算结果进行对比表明,模拟结果可以预测缺陷,据此对铸钢空心圆盘件进行了充型过程数值模拟并做出了工艺改进和工艺改进后的充型过程数值模拟。

4.充型模拟计算结果的处理上,采用以差分单元为基础和依据的图形系统的算法逻辑,对模拟计算的数据结果进行了可视化开发,显示出了充型过程中金属液填充状态和温度分布。

最后,论文提出了今后应进一步改进完善的工作..……

全文目录


中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
1.1课题研究的意义
1.2铸造行业的地位和作用
1.3铸造技术的国内外发展趋势
1.4用计算机技术改造传统铸造行业
1.4.1铸造过程的宏观与微观模拟仿真
1.4.2铸造专家系统的研究与开发
1.4.3铸造工程中的计算机质量控制及信息管理系统
1.5铸件充型过程流动及传热数值模拟的研究状况
1.6充型过程数值模拟方法
1.7流动传热数值模拟存在的问题及论文研究内容
第二章 充型模拟理论基础
2.1铸件充型计算的流体力学基础
2.1.1质量守恒定律——连续性方程
2.1.2动量守恒定律——N-S方程
2.1.3能量守恒定律——能量方程
2.2数值模拟计算方法
2.2.1概述
2.2.2差分格式的稳定性
2.3铸件充型及凝固过程数值模拟
2.3.1数值模拟过程
2.3.2铸件充型凝固过程数值模拟的基本问题
第三章 铸件三维充型过程中流场的数值模拟
3.1铸件三维充型过程流场数值模拟
3.2 SOLA-VOF数学模型
3.3连续性方程和N-S方程的离散
3.4用SOLA方法求解速度场和压力场
3.5用VOF法处理自由表面
3.6耦合充型过程温度场的计算
3.7其他问题的处理
3.7.1速度边界条件
3.7.2数值计算稳定性条件
3.7.3对流量修正
第四章 三维充型计算实例
4.1铸件充型过程三维数值模拟程序
4.2模拟计算结果与华铸CAE模拟计算结果的比较
4.2.1工字铸钢件充型过程模拟计算
4.2.2铸钢空心圆盘件充型过程模拟计算
第五章 总结
5.1结论
5.2存在问题与今后发展
参考文献

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中图分类: > TG211 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论 > 液态金属充型

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