铸件充型过程算法研究

建立了铸件充型过程的数学模型，探讨了充型过程常用的计算方法SOLA-VOF方法。采用SO-LA方法求解速度场和压力场，并利用改进的VOF方法处理三维自由表面，包括自由表面的确定、自由表面的移动．进行了充填过程的模拟计算，验证了所采用的计算方法的可靠性。     

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。     

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。     

铝液充型过程计算机可视化技术研究

采用透明的耐高温石英玻璃观察窗,观察和记录铝液充型过程的图像信息,分析铝液的充型过程;以图像处理技术和计算机技术为基础,通过充型过程铝液自由表面的边缘检测及提取技术,获取液体充型的自由表面曲线,定量分析铝液充型过程的自由表面变化;定量分析的试验结果表明,铝液实际充型过程自由表面的变化对浇注系统设计的合理性具有一定的指导意义.     

铝液充型过程水模拟计算机可视化技术

采用可视观察方法研究了铝液充型过程的二维流动状态,并与水模拟实验进行了对比分析,通过调整水粘度来保证水模拟过程与铝液充型过程的相似性.以PIV技术为基础,运用数字视频处理中的运动补偿技术,选用NCCF准则和三步搜索法对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的内部二维流场进行了计算和分析;运用边缘检测及提取技术,选用Roberts边缘检测算子对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的二维表面流场进行了计算和分析,实现了水模拟过程的量化分析.     

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。     

铸件充型过程流动的三维计算机模拟

采用SIMPLEC算法计算流场,一种基于VOF的改进方法用于三维自由表面处理,在微机上实现了一个优化的铸件充型过程流动模拟的CAE工具。采用面向对象方法开发数值模拟软件,提高软件的可靠性、可重用性、可扩展性和可维护性。并对熔融铝合金充填一矩形方腔的过程进行了模拟计算和实验验证,结果表明两者基本吻合。     

工程湍流模式在铸件充型过程数值模拟中的应用

将流体湍流流动计算技术和自由表面处理技术应用于液态金属充型过程数值模拟计算,并与层流计算和标准重力浇注试验进行对比表明,湍流与层流计算在自由表面进展方面差别不大,但在计算域内速度矢量分布上存在明显差别。考虑湍流作用更接近实际铸造过程,有助于提高大中型重力铸件充型过程数值模拟计算精度。     

应用粒子图像测速技术建立铸造浇注过程水模拟充型液体自由表面速度场

采用粒子图像测速技术对平板类铸件浇注过程水模拟的充型自由表面速度场进行了测试分析。用气泡作为示踪粒子。对底注式、阶梯式和缝隙式浇注系统进行了水模拟研究，建立了底注武浇注系统液体充型过程的自由表面速度场。结果表明，所建立的自由表面速度场能定量地反映充型过程的液体自由表面状态。     

铝合金铸件充型过程及氧化膜卷入的数值模拟

对于直接有限差分法，提出了单元表面无量纲距离、表面充填比率和体积充填比率，以描述铸件充型过程中自由表面的形状，建立了相应的充型过程数学模型，考虑了自由表面形状对动量、质量和能量传输的影响；提出了充型过程自由表面碰撞中表面氧化膜破碎，及其后破碎氧化膜流动的计算模型。对实验铝合金铸件进行了模拟应用，通过实际铸件充型过程的特殊X射线实时观察和记录。及实际铸件的气孔、收缩缺陷分布的检测，对模拟结果进行了验证分析。结果表明：充型过程模拟结果与X射线实时观察结果吻合较好，尤其是自由表面的变化；氧化膜卷入模拟结果与实际铸件气孔、收缩缺陷的分布存在一定的对应关系。     

NUMERICAL SIMULATION OF CASTING＇S MOLD FILLING PROCESS

Numerical simulation of casting＇s mold filling process is the main and the most important aspect of the foundry CAE technology. But it is time-consuming; it may take dozens of hours or several days. While with the development of computer hardware, numerical simulation of casting＇ s mold filling process has made rapid progress. The simulation results, therefore, have become more and more practical. This study tries to find some clues of the computational time of mold filling process. Firstly, this paper introduces mathematic model and the basic route of numerical simulation of casting＇s mold filling process. Then the computational time of mold filling process has been carefully studied, and some new and useful results have been gained from the study of the computational time. Finally, this paper has given some real applications of numerical simulation of casting＇s mold filling process.     

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…     

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.     

熔模精密铸造蜡模充型过程的数值模拟

对熔模精密铸造料的流变性和充型过程进行了分析,确立了模料充型过程数值模拟的数学模型。利用计算机机数值模拟技术,建立了相关的软件系统。对端盖铸件的蜡模成型过程进行了模拟,结果与试验验证基本一致。     

消失模铸造充型过程的人工神经网络算法

用人工神经网络算法计算了消失模铸造充型过程中不同时刻液态金属—模样界面的位置。通过实验对该算法进行了验证，模拟计算结果与实际测试结果无论在充型形态还是充型时间上都符合得较好。根据得出的界面位置及边界条件，通过求解N—S方程和能量方程计算了消失模铸造充型过程的流场及温度场。讨论了该计算模型在消失模铸造过程模拟仿真中的应用。     

适体坐标系下充型流动模拟的计算方法

介绍了一种基于适体坐标系（BFC）的充型过程模拟方法。在网格剖分、控制方程转换、控制方程离散和自由表面处理等方面进行了介绍和讨论。通过算例比较了BFC方法与基于笛卡尔正交网格方法的各自特点。通过对模拟结果进行比较，表明在相同网格密度下，BFC方法可以获得更高的计算精度，并在网格系统、计算时间和内存消耗综合水平上均比传统的基于笛卡尔正交网格的模拟方法优越。     

充填过程数值模拟技术的现状及发展

针对充填过程数值模拟的几个关键问题，即充填过程的计算速度、流体流动性态、温度场与速度场的耦合等，进行了评述提出了一些解决问题的思路。总括了当前这一领域的发展现状，可供工程人员了解该技术和部分应用现有成果时参考     

模拟对比分析消失模铸造与普通铸造充型过程

利用数值模拟技术,分析对比了四种铸件消失模铸造和普通空腔铸造充型过程的差异,以及流动进程中的温度场分布的差别。结果表明,消失模充型顺序与普通空腔铸造充型顺序大为不同,消失模流动过程的热量损失较普通空腔铸造热量损失大得多。同时发现,在消失模铸件表面容易因残余泡沫而造成表面渣气孔,实际铸件的表面质量也证明了这一点。针对消失模的这些特点提供了改进工艺的实例。