应用两相流模型模拟压铸充型过程的卷气现象

通过对压铸充型过程中卷气缺陷形成机理的分析,认为型腔中空气的流动以及与金属液之间的相互作用是形成卷气现象的主要原因.为了考虑型腔中空气的流动,采用了一种不可压缩两相流数学模型来模拟压铸充型过程的卷气现象.通过计算流体力学中的两个基准算例,较为全面地验证了该模型的准确性和可靠性.在此基础上,设计了专门针对压铸充型过程的高速水模拟实验,通过对可视化实验结果与两相流模拟结果的比较,证实二者吻合较好,说明了该模型能够较好地模拟液体的充填行为和卷入其中的气泡.     

真空差压铸造法金属液流动形态的研究

采用电极触点法研究了真空差压铸造时金属液在充型过程中的流动形态 ,揭示了其充型过程的特点和规律 ,论述了不同的金属液充型流动形态与铸件质量的关系 ,提出了与真空差压铸造充型过程相符的变密度浮射流充型模型     

真空差压铸造法金属液动形态的研究

采用电极触点法研究了真空差压铸造时金属液在充型过程中的流动形态，揭示了其充型过程的特点和规律，论述了不同的金属液充型流动形态与铸件质量的关系，提出了与真空差压铸造充型过程相符的变密度浮射流充型模型。     

数值模拟在缸盖铸造充型过程研究中的应用

应用数值模拟的方法研究了发动机缸盖铸造的三维充型过程。使用有限单元法求解不可压缩牛顿体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动。数值模拟预测了金属液充型过程的流动速度场和温度场,并对充型过程进行了评价。模拟结果为发动机缸盖铸造工艺参数提供有益的参考。     

基于投影-水平集方法充型过程气-液两相流数值模拟

为了更精确地模拟铸造充型过程的流动行为,建立了充型过程的三维不可压缩气-液两相流动模型。采用水平集方法捕捉气-液两相界面,结合投影方法,对所建立的两相流动模型进行了三维数值求解。结果表明:投影-水平集方法能够较好地模拟三维复杂铸件充型过程的两相流动。     

基于FLUENT的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料充型过程数值模拟

基于有限元软件FLUENT对ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料(HCCI/ZTAP)的充型过程进行了数值模拟。运用PISO算法求解了三维的控制方程,运用VOF模型和多相流模型准确描述了充型过程中金属液自由表面的位置,运用多孔介质模型模拟了金属液在多孔预制体内部的流动情况。预测了气孔、浇不足、缩孔等缺陷。结果表明:模拟结果与实验结果相吻合,最优的顶注式浇注工艺是浇注速度0.2 m/s和浇注温度1843 K。     

细直径型腔中灰铸铁铁液充型能力研究

结合Flemings提出的液态合金停止流动机理与凝固理论，建立了细直径型腔中灰铸铁铁液充型能力的计算模型。采用该模型理论预测了灰铸铁铁液的充型能力，并采用正交试验方法，研究了浇注温度、铸型温度、压头高度和型腔截面半径对铁液充型能力的影响规律。结果表明，新建理论模型能够较好地预测灰铸铁铁液在细直径型腔中的充型能力，预测结果与试验结果相吻合，发现影响充型能力的各因素的显著性由高到低依次为：型腔截面半径、浇注温度、压头高度、铸型温度。     

多维振动对铸造充型过程的影响

为研究不同的振动参数对铸造充型性能的影响,利用ProCAST对静止条件下铸型进行充型模拟。另外,基于EDEM-Fluent固液耦合模型,在两相流场条件下近似模拟多维振动充型过程金属液中固体颗粒的运动状态。各组振动参数的模拟方案借助正交试验方法,分析不同频率、振幅、自由度的多维振动对充型性能的影响。结果表明,振动自由度、频率对充型性能的影响较显著,振幅对充型性能的影响较弱。在多维振动条件下金属液充型比静止条件下充型效果好。     

基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算

运用离散相模型（ DPM）结合半经验的磨损模型,模拟计算离心泵内非定常固液两相流动,探索固相颗粒运动以及对泵材料磨损的规律。计算中将液相视为连续介质,求解欧拉坐标系下的流体控制方程;把固体颗粒相视为离散介质,在拉格朗日坐标系下求解颗粒运动方程,采用迭代计算方法实现固液两相耦合。选取常用的IS型离心泵作为研究对象,清水作为连续相,石英沙粒作为离散相,粒径为0.05-0.2 mm,泵进口颗粒体积率为0.5%-3%。计算得到了离心泵内固液两相流场特性,得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和材料磨损率分布等有价值的结果。     

电阻模拟法显示金属液充型过程

电阻模拟法是利用设置在型腔内的电阻丝被浇注的导电金属液逐渐淹没，其电阻值降低的原理，通过计算机自动标定、采集和处理数据，并显示铸造充型过程的方法。该法几乎不影响金属液在型腔内的流动状况，能方便地反映金属液充型过程。     

低压铸造充型和传热过程的数值模拟

采用有限差分的方法,在Windows 95/98平台上开发了三维铸造充型过程流场和温度场模拟的软件Expert,对于流场的模拟采用SOLA-VOF算法。采用压力场和速度场的全局迭代方法,有效地改善了充型状态,缩短了计算时间。应用此软件对Benchmark试块和其他的低压铸造实际零件进行了模拟分析,结果与试验比较吻合。试验表明,该系统能达到优化铸造工艺设计的目的。     

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。     

低压铸造铝合金轮毂充型与凝固模拟

在低压铸造过程温度场及流场实验的基础上,开发了基于ＳＯＬＡＶＯＦ算法的充型与凝固过程数值模拟软件,对７２－４６轮毂铸件进行了模拟分析。结果表明,低压铸造充型过程中降温明显,准确的凝固模拟必须首先考虑充型。针对轮毂铸件的充型特点,开发了简化充型模拟软件。简化模拟得到的初始温度场与采用ＳＯＬＡＶＯＦ算法的模拟结果基本吻合,实现了为后续凝固模拟提供正确的初始温度场的设计目标。     

镁合金半固态流变压铸型腔流动过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸成形充型流动过程.结果表明:半固态流变压铸成形在不同的内浇口尺寸与位置条件下都可以获得平稳的充型流动场,其工艺参数设计灵活;同等条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,成形铸件的质量优于液态压铸成形.模拟结果与实验结果比较分析,两者的流动特征基本吻合.     

重力铸造铝合金压壳的顶浇工艺实践

压壳的金属型顶浇工艺最主要的是解决落差冲击造成的乱流卷渣问题,以及指向性凝固问题。本文从浇铸落差与浇口大小对压壳渣孔的影响进行了计算分析,借助模流分析软件Anycasting对下模底部不同高度冷却柱的铝液充型进行了模拟,并且将模拟与计算分析结果与生产实践验证。结果表明,解决与改善了常见的渣孔问题。     

P-V法生产黑色金属薄壁铸件

介绍了一种在压力下真空密封铸造的新方法简称ＰＶ法,试验结果表明,与Ｖ法铸造相比,金属液在压力下真空密封铸造中有更好的充型能力。用ＰＶ法可以铸造出黑色金属薄壁铸件。     

消失模铸造充型过程数值模拟

运用PROCAST软件对板形铸钢件的消失模充型过程进行了数值模拟。考察了阶梯式浇注系统的充型顺序以及底注式浇注系统的充型形态，另外研究了底注式浇注系统的浇注速度对缺陷形成的影响。模拟结果表明，消失模铸造中，金属液优先从阶梯式浇注系统的上层内浇道充型，充型前沿流动紊乱，铸件容易出现气孔或夹渣；对于底注式浇注系统，充型前沿的流动相对平稳，但过快的浇注速度同样会导致气孔或夹渣缺陷。     

仿真技术在消失模铸造中的应用

随着计算机技术的发展,装备数字化、网络化、智能化是铸造技术革命的核心技术之一,仿真装备和技术作为铸造装备重要部分在铸造中逐步被应用。芜湖新兴铸管研究所通过仿真分析,为后期量化和批量化生产提供依据。消失模铸造充型仿真虚拟,实现了液态金属充型与凝固过程虚拟的可视化,为反复再现液态金属充型与凝固过程、预测铸造缺陷提供了依据,对工艺改进起到了辅助作用,减少了通过实际浇注试验来确定其铸造工艺的次数,降低了成本和对环境的污染。     

压室慢压射过程流场模拟

气孔是压铸生产中的常见问题,导致这一缺陷的原因之一就是在慢压射过程中压室内的金属液流动卷入了气体.文中在压铸流场模拟的基础上,增加了移动边界条件处理冲头的移动过程,模拟了慢压射过程中压室内流体的流动形态.模拟结果与理论计算值及国外商品化软件的计算结果进行了比较,均比较吻合.     

铸造充型与凝固过程的变网格数值模拟研究

鉴于充型过程的模拟计算极为复杂，是铸造模拟过程中耗时最多的部分，为缩短充型过程计算时间，提高计算效率，提出了一种利用变网格进行模拟计算的新思路，即采用不同的空间步长分别模拟计算充型和凝固过程，在充型过程的模拟计算中采用比较大的网格，而在凝固过程的模拟计算中采用比较细的网格，并设计程序模块实现两种网格之间的转换和对应，使得充型过程结束时刻的大网格系统温度场能够精确完整地转换为凝固过程开始时刻的细网格系统的温度场。对这种变网格方法进行了验证，并对实际零件进行了模拟分析。结果表明，变网格方法是一种提高模拟计算效率的有效方法，这种方法能够克服充型和凝固过程采用统一的细网格进行模拟计算而产生的计算时间过长，效率低的缺点，使得铸造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。