充型过程流场数值模拟研究

对充型过程进行分析,确立了充型过程数值模拟的数学模型。利用计算机数值模拟技术对充型阶段的流动过程进行了计算。在此基础上开发了流场模拟软件,并对铸件进行了模拟,结果证明所建立的数学模型及开发的程序是正确的。     

大型卡环铸钢件铸造工艺数值模拟研究

针对大型卡环铸钢件的技术要求和生产实际开展铸造工艺设计研究,对铸件进行三维建模并采用Pro CAST软件对铸件充型过程进行数值模拟,选择较优方案通过实际试制,获得了完整、无裂纹、品质良好且符合使用需求的产品。     

工作站环境下充型凝固过程数值模拟技术的研究

铸造充型凝固过程的数值模拟已成为铸造领域最热门的研究课题之一。目前,凝固过程的温度场数值模拟及缩孔缩松预测已应用于实际生产,充型,热应力,微观组织等基础研究及实用化进程亦取得很大进展。     

充型过程中紊流流动的数值模拟

采用简化代数应力模型研究充型过程中的紊流流动,采用守恒标量法和Van Leer格式确定自由表面形貌;在计算流场和确定自由表面时,分别采用两个不同的时间步长,克服了流场计算时间步长过小的缺点;开发了基于PHOENICS软件的恒温流体充型过程三维时均速度场和自由表面演变的数值模拟算法。用这些方法针对一个用于验证的试验进行模拟计算,结果表明,其计算速度比采用单一时间步长时提高很多,而其准确性仍能满足工程实用的要求。而采用K-ε模型时,计算结果与试验结果相差较远。     

凝固过程应力场模拟技术在大型铸钢件中的应用

基于FDM／FEM方法，对某水轮机下环铸件的整个铸造过程中的热应力进行了模拟计算。模拟中采用接触单元法处理铸件与砂芯之间力的作用，改进了传统的铸件／铸型边界条件处理方法。根据应力场模拟结果，分别采用不同的判据，对铸件整个凝固、冷却过程中的热裂和冷裂倾向性进行了预测。揭示了铸件从凝固到冷却至室温的变形规律，为控制铸件收缩尺寸提供了参考。实际生产结果与预测结果相吻合。     

低压铸造铝合金车轮充型过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,对低压铸造铝合金车轮的流动、充型过程进行了分析。应用表明,流动场数值模拟技术可以跟踪液态金属的充型形貌,分析各部位的压力分布,为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

低压铸铝合金车轮充型过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术，对低压铸造铝合金车轮的流动，流型过程进行了分析，应用表明，流动场数值模拟技术可以跟踪液态金属的充型形貌，分析各部位的压力分布，为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

基于近似因子分解法的铸造充型过程数值模拟研究

目前求解流动过程中速度场、压力场最常用的方法是SOLA法,在求解过程中由于需要在连续性方程、动量方程间反复迭代,所以计算效率不高。采用近似因子分解法进行速度场、压力场求解,由于在求解过程中每一步均可采用托马斯算法求解三对角方程,所以计算简单,可有效提高计算效率。最终建立了基于有限差分法的流动场数值模拟程序,并针对Benchmark件进行了充型过程流动场数值模拟,通过对比模拟结果与实验结果,验证了计算模型的正确性。     

考虑充型过程的铸钢件缩孔缩松预测研究

采用试验研究与数值模拟相结合的方法,研究了充型过程对铸钢件缩孔缩松分布的影响,提高了缩孔缩松的预测精度。对生产中铸钢件的缩孔缩松分布进行了模拟,模拟结果与实际情况吻合。     

基于Fluent的重力铸造充型凝固过程数值模拟研究

拉伸试棒广泛应用于新材料、新工艺的开发,而标准拉伸试棒铸造模具体积大,造成材料的浪费;型腔截面变化复杂,充型过程中会产生飞溅,在铝合金铸造时容易产生冷隔、浇不足和缩松等缺陷。针对这一情况,设计了一种体积小、截面简单的模具,并用Fluent软件对A357铝合金重力铸造工艺进行了模拟,研究温度场和流场的变化规律,实现充型过程热流耦合和凝固过程的温度场计算,并预测铸件质量。研究结果表明,新模具充型良好,速度平稳,凝固时试棒位置能够有效补缩,消除了缩松缺陷。     

真空吸铸叶轮铸件充型过程数值模拟*

给出了描述熔融金属充型过程的数学模型,简要介绍了充型过程的数值算法,在一些具体算法上作了适当改进。该技术被用于真空吸铸叶轮铸件充型过程数值模拟计算,并将计算结果与试验结果进行了对比。     

自动压力凝胶工艺充模过程的三维非等温数值模拟

应用基于控制体积的有限元法（CV／FEM）建立了自动压力凝胶工艺（APG）充模过程的全三维非等温数值模拟模型。并采用透明窗DgnCCD摄像机采集充模过程中树脂流动前沿的图像,与数值模拟结果进行对比验证。对比分析结果显示,在不同的边界条件和不同的充模时刻,数值模拟预测的流动前沿基本上与实验观测所得流动前沿一致。     

微壳体塑件充模流动三维数值模拟

针对微注塑成形中熔体充模流动行为,运用流体分析软件Fluent,对微壳体塑件熔体充模流动进行了三维稳态模拟。建立了微观黏度模型和壁面滑移模型,运用VOF多相流模型,研究了熔体充满型腔时的稳态三维流场,做出切片图分析了压力场和速度场。通过对考虑和不考虑微尺度影响(微观黏度和壁面滑移)的对比和分析,可以看到考虑微尺度因素影响时充模阻力减小约19%,而速度变化不明显。分析表明微尺度黏度对熔体流动影响显著,有利于微注塑熔体充模,而壁面滑移对充模流动影响较小。     

DPVC工艺充模过程数值模拟和实验研究

为探究真空差压注型工艺(Differential Pressure Vacuum Casting,DPVC)中充模阶段充模速度及充模压差对薄壁产品质量的影响。采用一种基于SIMPLEC-VOF法的液-气两相耦合数学模型,对DPVC充模过程的流动形态进行了分析;并进行了相应的充模实验,数值模拟和实验结果表明:充模薄壁类产品(壁厚3mm内),注型材料黏性力占据了主导地位,扰动得到了有效抑制,流动是稳定的,差压充模过程卷气现象较少,但排气穴位置、数量对产品气穴缺陷影响较大,合理设置可基本消除注件内的气泡缺陷。     

离心力场下铸造充型行为数值模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型,采用VC++语言自行编制了离心力场铸造充型及凝固传热的计算机模拟软件。通过模拟旋转圆柱容器中的液体从重力静止水平自由表面状态过渡到离心抛物面自由表面的动态变化过程,并与理论解析曲线对比,以及钛合金薄壁件离心浇注充型状态与试验结果的对比,检验了所建立的理论模型及计算程序的正确性。通过对钛合金薄壁铸件在重力场与离心力场浇注工艺条件下合金熔体充型行为数值模拟结果的对比表明,在一定转速条件下,金属液的离心浇注比重力浇注具有强得多的薄壁充型能力。     

基于改进有限体积法的三维注塑成型充模过程数值模拟

根据界面两侧相邻有限体积流动切应力相等的原则,考虑到相邻有限体积内黏度系数的差异,改进传统有限体积法,并推导改进的有限体积中心速度梯度、界面速度和速度梯度的新的离散格式和计算格式。新的离散格式和计算格式能适用于注塑成型充模过程中型腔内塑料熔体黏度差异较大的情形,避免因黏度的变化导致界面两侧相邻有限体积内塑料熔体流动切应力的急剧变化。同理,根据界面两侧热流量相等的原则,推导有限体积中心温度梯度、界面温度梯度的新的离散格式和计算格式。改进有限体积法能有效提高数值模拟的稳定性和计算精度。采用改进的有限体积法分别模拟圆柱内稳态流动以及盒形件、带凹槽平板、一般三维特征的塑料制品的塑料熔体充模过程,模拟结果与理论精确解、试验结果、商业软件模拟结果吻合。数值算例表明改进的有限体积法能较准确地模拟注塑成型充模过程,也可应用于黏度变化比较大的其他单一流体或多种流体的耦合数值模拟,具有重要的理论和实用价值。     

充型过程对铸件凝固质量影响及充型——凝固——冷却三维综合模拟商品化软件包研究

重大机械装备和汽车制造业等要求铸件生产不断做出质量优异,机械性能良好,内外无质量缺陷的铸件。缩孔、疏松、夹杂、气孔、浇不足、冷隔等是铸造充型凝固中常常出现的铸造缺陷,使铸件的机械性能下降,甚至使铸件不能使用而报废,给铸造生产厂造成巨大的损失。 据不完全统计,我国具有一定生产规模和能力的铸造厂家有一万多家,全行业铸件生产能力达1250万吨,但过去铸造工艺设计只凭多年经验积累,或依据内节园法,模数法等简单计算公式并结合热实验进行,对于单件小批大型铸件,只能靠浇注试块来模索经验,耗费大量人力、物力,制造周…     

铸件充型凝固过程的数值模拟研究在国际学术界已占有一席之地

研究了各种铸造条件下缩孔，缩松形成规律及机理，并建立相应判据。提出了定量预测球墨铸铁件缩孔的新方法，即动态收缩膨胀叠加法，并建立了数学模型。根据结晶及相变动力学理论，建立了预测球墨铸铁件铸态组织及机械性能的数学模型。     

计算机数值模拟技术在大型锻件淬火过程中的应用

大型锻件淬火过程中，温度场和组织场分布及其变化极不均匀，因此产生较大的瞬时应力和残余应力，进而使工件产生较大的变形甚至开裂，造成巨大的经济损失。开展大锻件淬火过程中温度场、组织场及应力场的研究，弄清它们与淬火工艺的关系，从而合理地制定淬火工艺，对提高大锻件热处理后的性能及减少废品有很大帮助。淬火过程计算机数值模拟技术利用数值分析技术、可视化技术，基于传热学、力学及金属相变等理论进行淬火温度场、组织场和应力场的模拟仿真。