鑄造充型過程三維流場數(shù)值模擬技術研究.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，還不能算是鑄造強國。隨著計算機技術和計算流體力學的發(fā)展，鑄造數(shù)值模擬技術越來越成熟，已經(jīng)成為一種可靠的科學分析方法。在我國應積極開展這一領域的研究，這對于我國鑄造業(yè)趕超國際先進水平，具有重要的科學價值和實用價值。
　　 本文在總結(jié)充型流場模擬的多種方法的基礎上，根據(jù)計算流體力學的動量方程和連續(xù)性方程，建立了鑄造充型模擬的數(shù)學模型。采用有限差分法對該模型在空間、時

2、間域上進行了離散，同時應用“交錯網(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法推導出了一個簡單有效的三維自由表面處理方法，可以計算表面網(wǎng)格流量變化得到新的求解流域，不斷重復該過程即完成整個流域流場求解。為了保證計算順利進行，本文還對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、題分別進假設，提高了邊界網(wǎng)格計算精度。
　　 在程序計設方面，本文采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，在Microsoft VC6.0平臺下獨立開發(fā)出了具有充型流場主要計算功能的模塊。通過統(tǒng)一的接口集成到主程序中，實現(xiàn)了三維模型顯示、網(wǎng)格剖分、充型數(shù)值模擬、結(jié)果動態(tài)仿真等功能的集成，軟件界面簡潔、友好、結(jié)構(gòu)嚴謹，程序具有較好的可擴展性、可維護性和可靠性。
　　 最后，把BenchMark試塊實驗圖片與計算模擬結(jié)果作對比，驗證表明模擬