AC4B铝合金与H13金属型的传热系数计算

界面传热系数是铸造过程数值模拟的重要边界条件之一,但是其取值较难确定,而一般的计算方法又比较繁琐。为了解决这个问题,利用数值模拟软件求解界面传热系数。通过实测铸件凝固温度曲线,利用ProCAST中的反算模块计算得到了AC4B铝合金与H13金属型之间的界面传热系数。结果表明,界面传热系数应当设为温度的函数,且利用商业软件计算的结果能够满足工程需要。     

A356铝合金挤压铸造界面传热系数的研究

通过测量挤压铸造过程铸件-模具界面附近温度,利用非线性估算法模型反算求解挤压铸造过程界面传热系数值,研究挤压力对界面传热系数的影响。结果表明,随着挤压力增大,界面传热系数峰值显著增大,获得了界面传热系数峰值与挤压力的关系。利用反算求解的界面传热系数作为边界条件,计算了挤压铸造过程铸件中心温度,使用温度测量结果验证了反算结果的准确性。     

铝合金砂型低压铸造界面传热系数的测定

以典型板形试样的砂型低压铸造为基础,采用热传导反算法对ZL114A铝合金/树脂砂的界面传热系数进行了反求,并对界面传热系数随温度的变化关系进行了分析。结果表明,界面传热系数在液相线温度以上时基本保持恒定,约为335W獉m~(-2)獉K~(-1);当温度下降到530～573℃之间时,界面传热系数迅速下降;当温度下降到530℃之后,界面传热系数缓慢下降,最后逐渐稳定在60W獉m~(-2)獉K~(-1)左右。通过对反求得到的界面传热系数进行非线性拟合,得出了该工艺条件下界面传热系数随界面温度变化的经验公式。最后将反求得到的界面传热系数应用到ProCAST软件中对铸件的温度场进行仿真计算,计算结果表明,模拟温度与实测温度具有较好的一致性,最大温度偏差约为12℃。     

熔模铸造条件下Ti6Al4V合金铸件与陶瓷型壳间界面换热系数研究

建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型,从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响,分析了不同参数影响的不同特点,据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正,提高了h反算精度.修正计算参数后的反算结果表明,Ti6Al4V合金熔模铸造条件下,h的变化可分为4个阶段:(1)铸件为液态,h维持约440 W/(m2·K);(2)铸件表面生成完整凝固层,此阶段h下降近60%;(3)凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h下降接近峰值的20%;(4)铸件凝固后,h随温度缓慢下降.在三维模型中对反算得到的h进行了验证,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,表明反算得到的h较为准确,可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中.     

铸造模拟关键热参数的反求优化及应用研究

铸造过程数值模拟技术已经得到广泛应用,想要获得准确的模拟结果,就需要输入准确的条件参数。然而,通过实验直接测量条件参数却比较困难,部分条件参数甚至无法直接测量获得。应用DOE设计方法进行重力砂铸凝固模型热物性参数敏感性实验,以实验实测温度曲线作为反算优化的初始输入条件,按热物性参数敏感性由高到低依次用ProCAST铸造模拟软件对数值模型的材料热属性、边界散热参数、界面传热系数等热物性关键参数进行反算优化,并将优化获得的热参数进行凝固模拟验证。结果表明,反算优化后的热参数可以准确匹配实测结果,达到无需直接测量而优化条件参数的目的。     

GKMS60铜合金低压铸造过程界面传热反算求解及应用

基于热传导反算法,自主开发了传热系数反算程序。该反算法需要根据测温数据来确定材质间的界面传热系数。设计了单向重力铸造试验,基于试验中靠近界面处位置测得的温度,求解得到了GKMS60铜合金和模具铜之间的传热系数。结果表明,界面传热系数变化主要发生在液-固相区间,其变化范围在1 000～2 700 W/(m~2·K)之间。将反算得到的界面传热系数运用到低压铸造模拟当中,提高了模拟结果的准确性。     

一种铸件/铸型界面传热系数的反求法

对界面传热系数的求解进行了推导,提出了一种新的确定铸件/铸型等效界面传热系数的方法反求法。选择一个形体简单的铸件作为标准试样,采用不同常数的等效界面传热系数,进行若干次模拟试算,与实际标准试样中某点的温度曲线进行比较,当两者温度曲线比较接近时,则认为该等效传热系数是铸件/铸型之间的传热系数。采用不同厚度的实际叶片铸件进行了验证试验,结果表明,该方法是有效可行的。     

铝合金挤压铸造过程界面的传热行为

通过测量挤压铸造过程的温度变化,采用基于非线性估算法的热传导有限元反算模型,求解不同挤压力下的界面传热系数(IHTC)。利用铸件中心模拟温度与测量温度验证模型的准确性;结合铸件表面和中心测温点温度变化讨论重力条件和挤压力条件下界面传热系数的变化规律,发现挤压力有效地增加了界面传热系数的峰值和稳定值。探讨挤压力对界面气隙的影响,对于ZL101A铝合金直接挤压铸造过程,MPa挤压力具有较好的挤压效果。     

铸型界面换热系数的测定方法研究

为有效提高数值模拟的准确性．通过实测反求法对材料界面换热进行了测定．提出界面间换热是随温度变化的函数值。按照实验方案．在保证测量仪器．仪表精度的基础之上．采用特制热电偶进行了温度场数据的采集工作。通过实测温度场数据、数值模拟与凝固过程中界面换热系数的反向求解相结合的方法．得出铸件／铸型界面间的换热随温度变化的函数值。通过应用ProCAST软件反求模块进行逆运算，确定了现有某铸铁材料与树脂砂铸型材料间的界面换热值。计算结果表明，整个凝固过程中热电偶处的温度模拟结果与实验结果的最大相对误差在±10℃内．数值模拟精度得到了有效的提高，说明了此界面换热测定方法的可行性。     

基于反热传导法的消失模铸件/铸型界面传热系数研究

基于反热传导法,建立了铸件/铸型界面传热系数反求数学模型。将铸铁件实际冷却曲线作为输入条件,成功获取了消失模铸件/铸型界面传热系数,同时建立了消失模铸件/铸型界面传热系数随时间变化的数学模型。当铸型温度为20℃时,传热系数服从h(t)=182.8-182.1×(7.23×10~(-5))~t;当铸型温度为50℃时,传热系数服从h(t)=181.7-237.1×(1.45×10~(-4))~t。采用反求获取的铸件/铸型界面传热系数对铸件凝固过程的温度场进行模拟。结果表明,与采用经验常数界面传热系数相比,采用反求法获取的界面传热系数的温度场模拟更接近实际。     

带有玻璃润滑剂的P92耐热钢与H13模具钢间的界面传热系数

在玻璃润滑热挤压工艺的模拟中,界面传热系数是非常重要的一项参数,然而目前已有文献中所使用的数值缺乏实验依据。该文根据一维稳态传热原理,搭建了界面传热系数的测试平台,测试了P92耐热钢与H13模具钢之间的界面传热系数。P92与H13之间用玻璃润滑剂隔开,研究不同温度、不同玻璃润滑剂厚度和不同界面压力对传热系数的影响,并提出了应用于工艺数值模拟的界面传热系数的合理数值。     

铸造成形过程用界面换热系数求解的轴对称件反传热模型

准确设置边界条件是保证数值模拟精度的前提。本文针对凝固过程中的轴对称铸件建立相应的反传热模型求解其界面换热系数,对Pro CAST仿真的温度值与正传热算法计算结果进行了比较,证实了正传热算法的计算精度,进而对比假设的实际热流与反算的热流值,验证了建立的轴对称反传热模型计算界面换热系数和界面热流的有效性及准确性。     

界面传热系数的反求计算

介绍了在镍铝青铜水玻璃砂型铸造中铸件-砂型界面传热系数的反求计算。首先对铸件、铸型的温度进行测量,然后通过ProCAST反求计算,得到了符合实际的传热系数。该方法可用于其它合金铸造过程中界面传热系数的确定。     

基于反热传导法的铝合金喷水冷却界面换热系数求解

数值模拟喷水冷却过程时,界面换热系数的准确求解是保证模拟结果可靠的先决条件。本文采用反热传导法求解了6082铝合金喷水冷却界面热流密度和界面换热系数,并通过对比同一特征点的试验测量温度和计算温度,验证了反热传导法计算结果的可靠性。结果表明:铝合金喷水冷却过程中,界面换热经历了过渡沸腾阶段、核沸腾阶段和单相对流阶段,且过渡沸腾阶段冷却界面的热交换率明显高于核沸腾阶段;铝合金喷水冷却的界面热流密度随试样表面温度降低先增大后减小,其最大值约为4.4 MW/m~2;铝合金喷水冷却的界面换热系数随试样表面温度降低先近似线性增大后逐渐减小,其最大值出现在核沸腾换热阶段,约为23. 8 k W/m~2K。     

连铸二冷气雾冷却传热过程的试验研究

设计并搭建了连铸二冷气雾射流热态传热试验装置,进行了连铸二冷区钢板试样冷却过程的模拟。通过在试样内部布置热电偶测量试样实时温度值,利用一维非稳态导热反问题计算法反算了表面温度、表面传热系数和表面热流密度。结果表明,试样气雾冷却过程中其表面热流密度随喷射过程呈现波动起伏,在射流冲击区宽度方向上呈现中心大,边部小的趋势,平均对流传热系数为2 454.6W/(m2·K)。     

界面换热系数和型砂热物性参数对凝固过程影响程度的比较

用反算得到的界面换热系数对砂型铸锭的温度场进行了模拟计算。结果表明,对砂型铸锭来说,界面换热系数对铸件温度场的影响很小。然后优化了型砂的热物性参数,用这些参数对砂型铸锭的温度场进行了计算,并与实测温度场进行了对比,发现优化后的型砂热物性参数显著提高了温度场的模拟精度。最后,通过对反算前后砂型铸锭界面换热系数,以及型砂热物性参数修正前后对砂型铸锭温度场模拟平均差的对比,说明同时采用反算后的界面换热系数和修正后的型砂热物性参数,可获得模拟精度最高的温度场,其中热物性参数的影响最为明显。     

生产条件下钛合金熔模铸造温度场测量

在真空密闭、离心旋转、高温等生产条件下熔模铸造钛合金,采用热电偶和采集仪表完成钛合金浇注过程温度场的直接测定。可获得钛合金浇注温度、冷却速度、充型时间和金属液流经整个浇注系统温度损失值等数据,丰富钛合金熔模铸造领域的实测数据,为浇注系统的工艺设计、数值模拟技术参数的确定以及钛合金充型凝固研究提供参考。     

动态淬火过程的流-固耦合数值模拟

借助流体动力学计算软件CFD2000,对介质不同流速下试样的淬火过程进行了流.固耦合数值模拟.将实测换热系数曲线数值化并线性插值,得到了不同温度、流速下的换热系数,并赋给流.固换热边界,从而实现流.固耦合计算,同时得到了淬火介质流场和试样温度场.数值模拟结果与实测结果的对比表明,用该数值方法来模拟淬火介质存在相变的复杂淬火过程是可行的,能够显示出淬火过程的蒸汽膜、沸腾换热、对流冷却三个阶段以及各自的特点.该方法可避免复杂气液两相流的计算,简化淬火过程流-固耦合计算.     

一种铝合金水冷界面换热系数反求方法的研究

针对水冷金属界面换热系数影响因素多,测量与求解难的问题,以温度场数学模型为基础,以实测温度曲线为基准,通过数值模拟迭代计算和自动寻优,实现了铝合金水冷界面换热系数随温度变化定量关系的反求.反求得到的铝合金换热系数结果表明:在浸入式水冷过程中,铝合金界面换热系数随表面温度由低到高呈现出先升后降的单峰形状特征,降低冷却水的温度会使换热系数的峰值点升高,但不会改变峰值点出现的温度范围,换热系数的最大值出现在200～230℃.金属与冷却水之间热交换的强度主要取决于界面温度,将界面温度控制在200～230℃会使强化传热效果达到最佳.     

铸造铝合金圆锭温度场试验研究和数值模拟

通过试验设备测定了半连续铸造100mm铝合金圆锭温度场分布,以此为基础,通过反算法得到直接冷却半连续铸造铝合金水冷段换热系数与铸锭表面温度的关系。计算表明,随着铸锭表面温度的降低,传热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,传热系数急剧增大,温度在130℃左右时达到最大,其值约为23kW/(m2·K);当温度继续降低时,铸锭表面传热系数又迅速减小。用三维有限元方法对铸造过程的凝固规律进行了数值模拟,结果发现模拟值和试验值基本符合。