鑄造充型過程三維流場數(shù)值模擬技術(shù)研究.pdf

1、我國雖是鑄造大國，但國內(nèi)鑄造行業(yè)由于工藝水平低，鑄件中存在諸多缺陷，還不能算是鑄造強(qiáng)國。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，鑄造數(shù)值模擬技術(shù)越來越成熟，已經(jīng)成為一種可靠的科學(xué)分析方法。在我國應(yīng)積極開展這一領(lǐng)域的研究，這對(duì)于我國鑄造業(yè)趕超國際先進(jìn)水平，具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文在總結(jié)充型流場模擬的多種方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)的動(dòng)量方程和連續(xù)性方程，建立了鑄造充型模擬的數(shù)學(xué)模型。采用有限差分法對(duì)該模型在空間、時(shí)

2、間域上進(jìn)行了離散，同時(shí)應(yīng)用“交錯(cuò)網(wǎng)格方法”解決了普通離散方法的迭代結(jié)果易產(chǎn)生波形、棋盤形速度及壓力場等不合理問題。在數(shù)值模擬計(jì)算過程中，根據(jù)SOLA算法建立求解流域范圍內(nèi)流場的流程圖，并基于VOF法推導(dǎo)出了一個(gè)簡單有效的三維自由表面處理方法，可以計(jì)算表面網(wǎng)格流量變化得到新的求解流域，不斷重復(fù)該過程即完成整個(gè)流域流場求解。為了保證計(jì)算順利進(jìn)行，本文還對(duì)表面單元在充滿后流體63種合理流出狀態(tài)、自由表面壓力、型腔壁的邊界速度和壓力等邊界條件問

3、題分別進(jìn)假設(shè)，提高了邊界網(wǎng)格計(jì)算精度。
　　 在程序計(jì)設(shè)方面，本文采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，在Microsoft VC6.0平臺(tái)下獨(dú)立開發(fā)出了具有充型流場主要計(jì)算功能的模塊。通過統(tǒng)一的接口集成到主程序中，實(shí)現(xiàn)了三維模型顯示、網(wǎng)格剖分、充型數(shù)值模擬、結(jié)果動(dòng)態(tài)仿真等功能的集成，軟件界面簡潔、友好、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，程序具有較好的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和可靠性。
　　 最后，把BenchMark試塊實(shí)驗(yàn)圖片與計(jì)算模擬結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證表明模擬