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液态金属充型过程算法研究

专 业: 计算机应用技术
关键词: 液态金属充型 流场计算 铸件克型过程 计算机模拟
分类号: TG211  TP391.9
形 态: 共 60 页 约 39,300 个字 约 1.88 M内容
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内容摘要


随着计算机技术和数值计算技术的发展完善,计算机在铸造领域得到了广泛的研究和应用。

它可以在不进行实际浇注的情况下,模拟铸造的充型、凝固等过程,可以大大提高生产效率和经济效益,对于铸造生产具有十分重要的意义。

液态金属的充型过程是铸件形成的最重要的阶段。

本文介绍了当前充型过程数值模拟的发展现状以及在研究过程中存在的主要问题,探讨了充型过程的数值计算方法。

在充型过程中,液态金属的流动过程可以认为是不可压缩的牛顿流体,遵循质量守恒定律、动量守恒定律,据此建立起数学模型方程,利用有限差分法对所确立的数学模型方程进行了离散,获得了数学模型的差分格式。

在对充型过程的边界条件进行研究的基础上采用了SOLA方法求解充型过程的速度场和压力场,再用VOF方法处理三维自由表面,包括自由表面的确定、自由表面的移动。

本文针对流场计算时间长、效率低的问题,研究了现有的提高充型过程数值模拟计算效率的方法。

同时具体提出了三种提高流场计算速度的方法,使流场的数值模拟计算效率大大提高,并利用改进的算法,对实际铸件进行了流场的数值模拟计算,得到了充型过程的数值模拟结果。

经过分析,所得的模拟结果与实际充型情况基本相符。

表明本文建立的数学模型以及采用的三维流场计算和自由表面处理方法,可以成功地用于铸件克型过程的计算机模拟之中..……

全文目录


文摘
英文文摘
1绪论
1.1选题背景及意义
1.2国内外研究概况
1.2.1国外研究概况
1.2.2国内研究概况
1.3充型过程的数值计算
1.3.1流场计算方法
1.3.2自由表面处理方法
1.4计算结果的验证方法
1.5充型过程中存在的问题及发展方向
1.6本文的研究内容
2计算流体力学理论基础
2.1流体的分类
2.2流动的分类
2.3描述流体运动的两种方法
2.4有限差分法基础
2.4.1差分格式
2.4.2差分方程的构造
2.4.3差分方程的相容性、收敛性和稳定性
3三维流场数值计算
3.1数学模型
3.1.1连续性方程
3.1.2 Navier-Stokes方程
3.2数学模型的离散
3.2.1交错网格
3.2.2离散化方法
3.2.3连续性方程的离散
3.2.4动量方程的离散
3.3 SOLA方法求解速度场和压力场
3.4自由表面处理
3.4.1 VOF方法
3.4.2自由表面的确定
3.4.3自由表面的移动
3.5边界条件
3.5.1自由表面压力边界条件
3.5.2自由表面速度边界条件
3.5.3型壁速度边界条件
3.6数值稳定性条件
3.7计算流程
4充型过程计算方法的改进
4.1目前提高计算速度的方法
4.2提高计算速度的方法研究
4.2.1线性链表
4.2.2可逆回调
4.2.3计算区域的动态搜索
4.3充型过程数值模拟实验验证
4.3.1水力模拟实验
4.3.2实验结果与模拟结果对比
4.4实际铸件充型过程的模拟
4.4.1湖北三江铸件充型过程模拟计算
4.3.2弹头充型过程模拟计算
5结论与展望
5.1结论
5.2展望
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
其他分类: > TP391.9 > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工)

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