守恒村量法在充型过程数值模拟中的应用

通过对确定自由表面界面流率的Ｖａｎｌｅｅｒ格式进行修正，解决了气液界面的界面模糊问题。在利用ＰＨＯＥＮＩＣＳ流场计算功能的基础上，应用守恒标量法进行型腔充填过程紊流流动的三维数值模拟。针对Ｊ．Ｃａｍｐｂｅｌｌ的基准实验，用守恒标量法进行充型过程数值模拟的结果与实验结果基本相符。     

薄壁件反重力充型的Simple-守恒标量法数值模拟研究

采用ＳＩＭＰＬＥ法结合Ｖａｎ－Ｌｅｅｒ格式开发了铸件三维弃数值模拟计算程序。用单相ＳＩＭＰＬＥ方程同时求解气液两相流动,用Ｖａｎ－Ｌｅｅｒ格式处理自由表面控制方程用薄壁铸件的反重力充填试验做了验证,并对立方体反重力充填进行了计算。     

充型过程中自由表面的数值模拟

采用守恒标量法确定充型过程中的自由表面,通过采用两个不同的时间步长计算充型过程的流场和自由表面,克服了流场计算时间步长过小的缺点,使得充型过程数值模拟的计算速度大大提高,而计算结果仍能满足工程实用的要求。     

简化守恒标量法在铸造充型模拟中的应用

铸造模拟一直是近年来铸造研究中的热点，通过模拟可以优化工艺设计，缩短设计周期，提高铸件质量，但在铸造模拟中，对于流动前沿的确定一直是一个难点。目前在流动前沿难题的处理上，主要用得较多的有两种方法：VOF法和守恒标量法。本文针对守恒标量法的某些缺点，在遵守物理守恒定律的前提下，对其进行简化。在此基础上，用VC＋＋语言进行编程，将计算后的实例与实际的试验对比验证，结果表明，本文对守恒标量法的简化基本可行，同时相对于原来的守恒标量法，简化后的编程简单，计算时间缩短。     

简化守恒标量法在铸造充型模拟中的应用

在铸造模拟中，目前流动前沿的难题处理上，用得较多的有两种方法：VOF法和守恒标量法。笔者针对守恒标量法的某些缺点．在遵守物理守恒定律的前提下，对其进行简化。在此基础上，用VC＋＋语言进行编程，将计算后的实例与实际的试验对比验证，结果表明：对守恒标量法所作的简化基本可行，与原来的守恒标量法比较．简化后的编程简单．计算时间缩短。     

铸造充型过程的FEM-MAC法数值模拟

对铸造充型过程进行数值模拟时，自由表面位置的确定是非常关键的一步，本文较详细地阐述了在模拟过程中如何解决自由表面的问题，主程序以及后处理程序的开发采用了MATLAB语言，并与商品化软化进行了比较，获得了满意的结果。     

铸件充型凝固过程数值模拟研究

概述了铸件充型及凝固过程数值模拟研究的最新进展。采用并行计算技术，对压铸充型模拟过程数值计算方法进行了改进。提出了用动态膨胀收缩累积法来预测球墨铸铁缩孔缺陷，在球铁件上进行了缩孔形成的模拟和工艺改进。采用的有限差分与有限元相结合的方法模拟铸件应力场。实现了有限差分温度载荷到有限元模型的自动转换与传递，并采用有限元法计算出铸件应力场。     

型腔充填过程的三维流动数值模拟

】用ＰＨＯＥＮＩＣＳＣＦＤ软件做主模块，配以用ＶａｎＬｅｅｒ法解析守恒标量方程的子模块，可有效获得二维和三维液流充填型腔过程中的流动信息。通过对三维型腔充填过程的数值模拟，证明采用商品软件，配以上述子模块，既省时又适应性强。对压铸条件下的二维流动问题采用层流模型和紊流模型计算的结果表明，尽管充分发展的紊流Ｋ－ε模型在物理上不完全适合充填过程，但其计算结果比层流模型更符合实际情况。     

充型过程的数值模拟技术

铸造充型过程的数值模拟技术是铸造领域的前沿技术。本文对充型过程数值模拟的发展过程、数学模型、计算方法以及自由表面的处理进行了介绍，并指出了当前研究中存在的问题。     

薄壁大平板铸件的反重力充型数值模拟

Sola-VOF方法是目前进行铸件充型模拟的主流方法。用VOF方法捕捉自由表面，难以施加自由表面条件。采用守恒标量法将气液两相作为同一相来计算，从根本上克服了VOF方法所遇到的计算困难。而守恒标量法在处理气／液界面时存在着两相参数跃迁的难题。针对守恒标量法格式的特点，对相应的Simple格式进行了重构，从而解决了上述问题。根据以上原理，用反重力充填大平板的水力模拟试验作了验证计算，计算结果与试验结果基本符合。     

铸件充型过程数值模拟的发展

铸件充型过程对铸件的质量有着重要的影响.铸件充型过程的数值模拟可帮助人们更清楚地了解铸件充型过程中金属液的运动状态及温度场的分布.本文主要对充型过程数值模拟中的数值方法的发展过程、自由表面的处理方法的演变以及各种紊流模型的建立等问题进行了总结,并对充型过程的进一步研究发展进行了展望.     

基于投影法的挤压铸造充型过程数值模拟

采用投影法进行速度场和压力场的计算,根据挤压铸造的特点,考虑冲头的运动,建立基于有限差分法的流动场数值模拟程序,从而实现了对挤压铸造充型过程的数值模拟。为验证程序的正确性,对纯铝件挤压铸造充型过程进行了模拟计算,计算结果与试验结果相符合。     

铸件充型过程数值模拟的实验验证及工程应用

采用ＳＯＬＡ－ＶＯＦ法,开发了Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／ＮＴ环境下的铸件充型过程数值模拟软件ＦＴ－ＦＬＯＷ,模型中考虑了紊流流动。用标准测试件和阶梯试件对软件进行了验证,实验结果与数值模拟结果比较吻合。目前,铸件充型过程数值模拟软件ＦＴ－ＦＬＯＷ已经在许多厂家的实际生产中得到了应用。     

铸件充型过程数值模拟误差分析

铸件充型过程的数值模拟是铸造过程计算机仿真的重要组成部分,近年来这方面的研究得到了充分的发展,已逐步达到工程实用化的阶段,但其在计算效率和模拟精度方面仍有待于进一步提高.本文对充型模拟过程进行了阐述,分析了铸件充型模拟过程中存在的有待于进一步解决的问题,并提出了进一步提高模拟精度的可能有效的途径.     

消失模铸造充型过程的数值模拟

通过建立适用于消失模铸造充型及传热过程的数学模型和边界条件，实现了液态金属在浇注系统和铸型内动量传递和热传递的数值模拟计算。模拟分析普通砂型铸造和消失模铸造充型差异表明，聚苯乙烯热解气体的反压阻力决定了消失模铸造充型过程不同于普通砂型铸造，表现为液态金属按所抵达的内浇口顺序依次注入型腔。通过模拟计算可预测冷隔产生位置，实现消失模铸造工艺优化设计。     

充型过程数值模拟及算法优化

提高充型过程数值模拟的计算速度是流场模拟的一个研究热点.概述了模拟充型过程的数学模型并提出了一种算法优化方案,通过计算中减少对铸件及铸型网格单元的搜索次数来提高充型模拟的计算速度.这种方法的优点在于不影响模拟计算的精度.     

充型过程中自由表面的数值模拟

对ＳＯＬＡＶＯＦ法进行了改进， 克服了传统的ＳＯＬＡＶＯＦ中的“施体受体”法在处理三维自由表面时易出现计算误差和时间步长小的缺点， 所建立的“三维施受体法”成功地用于充型过程中自由表面的数值模拟。在自由表面压力边界条件中采用新的压力插值函数， 解决了三维情况下因出现相互交叉或相互重叠的自由表面而导致的同一表面单元存在几个插值单元的情形， 用该插值函数不需确定自由表面的法向方向。     

电磁泵充型过程数值模拟技术研究

介绍了电磁泵充型过程的工作原理及特点,以SOLA-VOF法为基础建立数学模型,对电磁泵充型过程进行数值模拟,采用水力模拟试验验证建立的数学模型。结果表明,计算结果与实验结果相吻合。     

铸造充型过程气孔缺陷的数值模拟研究

针对充型过程产生气孔缺陷的主要因素,采用计算流体力学方法数值模拟充型过程的流场和温度场。模拟结果表明,初始压力与初始速度相互作用,初始压力主要影响模拟的迭代过程;充型过程中产生卷气现象,主要是充型过程初始速度过大,通过对不同初始速度比较,可以设定初始速度为0.5 m/s,当金属液进入型腔内一段时间再调整到初始速度1.0 m/s,有利于减小卷气现象的发生;最终确定最佳初始压力为204 400 Pa。     

铸件三维充型过程耦合数值模拟

采用改进后的ＳＯＬＡ－ＶＯＦ方法处理自由表面,有效地克服了传统的ＳＯＬＡ－ＶＯＦ法中的“施体－受体”法在处理三维自由表面时精度差和时间步和菠的缺点。在自由表面处理上采用了新的压力插值函数,使三维自由表面的处理变得简单明了。用有限差分法建立了铸件三维充型过程流动与传热的耦合计算数值模型,并对大型灌壁铅合金件进行了数值计算。后处理中采用插值技术,直观地显示了充填过程中自由表面的位置和形状。