凝固过程数值模拟隐式算法时间步长优化模型研究

在铸造过程计算机模拟中,温度场计算采用显式方法由于稳定性的要求,时间步长受限,计算效率低.采用分数步长法-隐式计算,由于其求解方法绝对稳定,因而对时间步长无限制.为了在保证计算精确度的情况下尽可能地提高计算效率,需要动态调节计算温度场的时间步长.本文中以凝固过程温度场的计算时间步长研究为题,提出了单元跨越固液相线时间的概念,建立了自动优化计算时间步长的模型.对实际的不同大小,不同形状复杂程度的铸件进行模拟计算,对均匀时间步长和自动调节时间步长的计算结果进行比较,验证了自动调节时间步长的合理性.     

基于实体造型的铸件凝固进程数值模拟

以实体造型理论为基础，用面向对象的方法构造模块及其计算方法。开发出能够处理复杂边界条件、复杂形状、变时间步长、变空间步长、变物性参数的铸件凝固过程温度场三维数值模拟软件系统，保证了计算精度和计算效率。     

复杂镁合金压铸过程温度场数值模拟的算法改进

本文以某厂镁合金压铸件为例,采用分数步长法计算隐式差分格式来解决显式差分法的计算稳定性和隐式差分法的求解复杂性问题,并根据压铸过程的温度场变化特点和模具内温度分布特点,研究和提出了分阶段时间步长法和分区域空间步长和时间步长等提高温度场数值模拟计算效率、缩短计算时间的方法,并验证了改进模拟算法的可行性和有效性.     

应用分数步长法进行压铸过程温度场数值模拟研究

以分数步长法差分计算理论为基础，开发出了能处理复杂边界条件（包括加热和冷却系统）、任意时间步长、非均匀网络、变物性参数的三维压铸过程温度场数值模拟算法，成功地解决了在压铸温度场数值拟计算过程中由于显示差分的稳定性、全隐式差分算法需要求解庞大的线性方程组等导致的计算速度慢和计算效率不高等问题，计算结果与实际测温结果基本吻合。它为在普通微机上以较短的时间完成具有复杂结果的压铸型—压铸件温度场数值模拟提供了一条切实可行的途径。     

基于变步长策略的宽带钢连续退火温度场预测模型研究

立式连续退火炉内各段的加热以及冷却方式各不相同,计算宽幅带钢在连续退火炉内的温度场对改善带钢连续退火工艺具有重要意义。针对该问题,基于热平衡法,以时间参量为迭代步长,同时进行宽带钢边部修正的网格划分,建立了基于变步长策略的宽带钢连退温度场预测模型;利用实测数据进行预测仿真,并与等步长计算方法进行了对比,其计算精度与计算速度分别提高了36.25%和23.66%,验证了变步长宽带钢连退温度场预测方法的准确性,可为现场连退生产提供指导意义。     

铸造合金湍流和层流充型与凝固三维数值模拟软件及基在精密铸件上的应用

建立了铸件充型过程中金属液流体湍流和层流流动及凝固冷却时三维速度场和温度场数值模拟的计算方程;介绍了这些方程的数值求解,相关边界条件及凝固潜热处理方法;以此为基础,编制了三维计算、前处理、后处理程序及相关数据库,形成了SRIFCAST软件。本软件已成功地应用于铸造生产,制定了各种铸件尤其是精密铸件的铸造工艺,获得了优质铸件。     

G/R~(1/2)法在球铁件缩孔缩松预测中的应用研究

浇注了一系列的球墨铸铁件,解剖铸件,测定铸件缩孔体积。对铸件开展了凝固过程三维温度场数值模拟,并应用Ｇ／Ｒ法对铸件进行了缩孔缩松预测。结果表明,空间步长、时间步长、计算Ｇ／Ｒ值的评价温度以及判断缩孔缩松的临界值均影响Ｇ／Ｒ值,从而影响缩孔缩松预测的准确程度,Ｇ／Ｒ法不适用于球墨铸铁件缩孔缩松的预测。     

考虑充型过程对初始温度场影响的缩孔缩松缺陷分析

使用Sola-Vof法计算了三维实际铸件的充型过程,提供了随时间变化的充型过程体积函效的变化和分布,并据此计算了充型过程中的传热现象,得到了考虑充型过程影响的初始温度场分布。计及初始温度场的分布,进行了凝固过程的数值模拟和缩孔缩松缺陷分析。针对工厂实际铸钢件蒸汽室盖进行了模拟计算和验证。结果表明,对大中型铸件,虽然浇注过程中很少发生凝固,但初始温度分布相当不均匀,考虑充型过程传热现象,可以使随后的凝固模拟及缺陷分析精度显著提高。     

大型铸件成形过程数值模拟及工艺优化

用工程湍流模式计算大型铸件充型凝固过程三维速度场、温度场时,对提高模拟计算精度和效率进行了探讨。应用新的计算方法对大型不锈钢和合金铸铁件进行数值模拟,优化其铸造工艺。     

用直接差分法实现铸件凝固进程三维数值模拟及软件研究

选择Ｉ－ＤＥＡＳ软件为前处理平台，实现铸件三维实体造型和自动剖分；解决了Ｉ－ＤＥＡＳ软件与主计算程序的数据接口；采用直接差分法编制了适用于各种多材质复杂铸件三维凝固模拟的通用程序；对不规则剖分单元，采用变时间步长技术，大大提高计算效率，在后处理程序中，可对铸件任意剖分，直观地显示铸件任意部位不同时刻的温度场；采用插值技术，实现彩色图像模拟温度场的色彩平滑过渡。