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。     

变流量系数模型对先导式溢流阀静态仿真结果影响的研究

本文建立了计算先导式溢流阀的先导锥阀口、主阀锥阀口和固定节流器的流量系数随雷诺数变化的函数模型，应用TK Solver软件对先导式溢流阀静态特性进行计算机仿真。与取最大流量系数的仿真结果相比提高了仿真精度。仿真结果表明：在100L／min工作流量范围，先导阀口始终处于层流状态；而主阀口由层流向紊流转变的临界流量为8．5L／min。研究结果将加深人们对溢流阀内部工况的了解，而且对溢流阀的设计和优化也具有重要意义。     

关于钨极氩弧焊热源模型适用性的探讨

采用Ansys有限元计算软件，模拟平板对接钨极氩弧焊时的三维动态温度分布。分别采用高斯分布函数、双椭球分布函数两种不同的热源分布模型进行加载，比较两种热源模型下计算出的温度分布情况差异。采用模拟时的焊接工艺参数进行钨极氩弧焊平板对接焊，测定焊接热循环曲线和焊缝截面尺寸，对模拟结果加以验证。结果表明，采用双椭球热源模型时的计算结果与实测结果吻合较好。     

钛合金搅拌摩擦焊接三维流场数值模拟

基于粘性流体力学理论，采用计算流体力学软件FLUENT。建立了4mm厚钛合金板搅拌摩擦焊接过程焊缝金属塑性流动的三维有限元模型。对所建模型作水平和垂直切片，得到了模型不同位置上材料的流动状况。并对其进行了分析。结果表示：焊缝金属前进侧向前流动的趋势强于后退侧向后流动的趋势，且整体流动成规则的层流，但在焊件表层金属流动区的边缘部分，材料流动有明显的紊流现象。模拟流场结果同实验结果基本吻合。     

基于不规则网格模型的充型及凝固过程数值模似

采用直接差分法建立了液态金属充型过程模拟计算的数值模型。该模型对采用不规则单元剖分的网格模型进行充型及传热模拟计算具有广泛的适用性，能较好地处理具有复杂形状的铸件充型过程模拟。采用过流单元流量分配方法处理充型过程自由表面单元，并考虑了表面单元液态金属部分充填对传热计算的影响。对计算过程中速度和压力的修正、自由表面单元压力的计算及过流单元流量分配等进行了研究，应用上述模型开发了三维模拟计算程序，并成功地应用于薄壁铸件的充型过程模拟。     

高能束焊接双椭球热源模型参数的确定

双椭球热源模型常用于高能束焊接过程数值模拟，模型中形状参数选择的合理与否对于计算精度和效率有很大影响。由于缺乏定量化描述，进行数值模拟时，只能依靠经验通过反复试算确定模型参数，选择的随机性很大。为此该文提出了一种用解析法计算高能束焊接双椭球热源模型参数的方法，通过实例计算和有限元模拟对该方法进行了验证，并建立了确定模型形状参数的经验公式。研究结果表明，使用该方法只需进行简单的解析计算便可直接求得数值模拟所需的热源参数，简化了试算过程，提高了数值模拟的效率和精度。     

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。     

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

激光焊接圆锥体热源模型及参数研究

激光焊过程中包含了一系列复杂的物理、化学反应现象.为合理描述激光焊温度场,采用圆锥体热源模型,用有限元分析软件ANSYS对激光焊温度场进行计算模拟,得到相应的温度场分布及焊缝熔深、熔宽.计算结果表明,所用圆锥体热源模型能较好符合试验结果,有效反映实际激光焊过程.同时根据试验测得的焊缝形状,结合数值模拟,用反演方法给出了模型参数的计算公式.该公式可以实现一定焊接工艺条件下确定激光焊接圆锥体热源模型的参数,并方便进行激光焊温度场模拟和焊缝宽度的预测.     

颗粒长大模型在气相爆轰合成纳米材料中的应用

气相爆轰过程是一个相当复杂的瞬态物理化学变化过程,目前实验条件还无法观测爆轰过程中的具体变化,因而常常需要借助于数值模拟辅助理论和实验研究。本文以气相爆轰合成纳米二氧化锡为例,将Kruis颗粒长大模型应用于预测气相爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的研究中。通过研究压力与温度之间的转化关系,建立爆轰条件下的颗粒长大模型,计算出颗粒直径并与实验结果进行对比,以期可以通过合理的模型对其直径进行预测,并为最终人为控制爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的大小奠定基础。     

半固态ZL201合金触变压铸充型过程的模拟与验证

利用AnyCasting软件对半固态ZL201合金触变压铸充型过程进行研究,模拟了不同一级、二级快压射速度,以及不同速度转换位置条件下半固态浆料的流动状态,并通过试验进行了验证.结果表明,随着一级、二级快压射速度的增加,速度转换位置的前移,半固态浆料的流动状态从层流向紊流过渡.对于试验零件,当一级快压射速度为0.1 m/s,二级快压射速度为1 m/s,在充型60％时进行速度转换,能够生产出合格的铸件.     

Computer simulation for centrifugal mold filling of precision titanium castings

Computer simulation codes were developed based on a proposed mathematical model for centrifugal mold filling processes and previous computer software for 3D mold filling and solidification of castings (CASM-3D for Windows). Sample simulations were implemented for mold filling processes of precision titanium castings under gravity and different centrifugal casting techniques. The computation results show that the alloy melt has a much stronger mold filling ability for thin section castings under a centrifugal force field than that only under the gravity. A "return back" mold filling manner is showed to be a reasonable technique for centrifugal casting processes, especially for thin section precision castings.     

钛合金离心精密铸造充型过程计算机模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型 ,在自行研制的三维铸件充型 /凝固模拟软件 (CASM 3DforWin dows)基础上 ,研制开发了相应的离心力场铸造充型的计算机模拟软件。对钛合金薄壁铸件在重力场下及不同离心精密铸造工艺条件下的充型过程进行了实例模拟计算。计算结果表明 :在离心力场下金属液的薄壁充型能力比重力浇注强得多 ,而“拐头反充”式离心浇注方式是一种合理的离心力场下的铸造工艺方案     

浇注系统设计的新启示

采用底注式平稳充型的方案来设计浇注系统，把液流在内浇道的出口速度作为限制瓶颈，它控制金属液在整个浇注系统的流动速度。在保证铸型充满的前提下，内浇道的充型速度最好限制在0.5m/s以内，以普通达铸铁精密铸造叶片为例，把传统的顶注式浇注系统和新的底注式浇注系统的结果进行比较，在充型过程中，采用X射线实时跟踪系统进行了观察，发现顶注式浇注系统充型紊乱，易造成夹杂，浇注的26个叶片中3处出现裂纹，30处出现夹杂缺陷，而采用底注式浇注系统，铸件充型平稳，没有裂纹，只有3处出现夹杂缺陷，优化效果明显。     

铝合金压铸件充型和凝固过程的数值模拟

分析了压力铸造的工艺特点以及对压铸过程数值模拟软件系统的要求,利用基于有限元算法的铸造过程数值模拟软件对铝合金压铸件的充型和凝固过程的物理场进行了数值模拟,模拟结果对实际铸件的生产具有重要指导意义。     

压铸填充过程的理论探讨

对在同一个压铸件上造成品质差异的原因进行了探讨分析，指出：这是由于存在填充过程的两个区域，即主干型腔和非主干型腔，这二个区域填充状况是不一样的，中有顺应这个规律，搞好压铸模设计，特别是浇注系统的设计，才是提高压铸产品品质的根本途径。     

薄壁铝合金铸件真空差压铸造工艺的研究

介绍了用于薄壁铝合金铸件的真空差压铸造工艺。该工艺具有装置简单、充型速度平稳可调、充型能力好、铸件质量高的特点。对该工艺作了深入研究，论述了其基本原理。结果表明该工艺的压力时间曲线具有优良的线性关系，与传统的重力铸造和真空吸铸相比具有优异的充型性能，非常适用于薄壁铝合金铸件的生产。     

压力/低压/金属型铸造多周期、多阶段数值模拟技术的研究与应用

根据压力铸造、低压铸造和金属型铸造生产的特点,研究开发了适合于这些特种铸造方法的多周期、多阶段的计算机数值模拟系统,同时解决了冷却工艺过程模拟、多周期精确充型模拟等关键问题,能够较好的分析冷却工艺,预测模温平衡,优化模具的初始预热工艺,从而有效的控制产品质量,提高生产效率,该技术可以较好地指导实际生产.     

NUMERICAL SIMULATION OF CASTING''''S MOLD FILLING PROCESS

1. Introduction Numerical simulation of casting's mold filling and solidification process is a technology to recon- struct and advance the traditional foundry industry by using computer technique, and it has an important effect on reducing the product cos…