浇注速度对铸件充型过程流场影响的数值模拟

基于ANSYS软件的CFD模块,利用不可压缩流体的流动控制方程和标准的K-ε模型,以1623K的HT150金属液为对象,对不耦合温度场时铸件充型过程的二维流场进行数值模拟,考察了浇注速度的影响。结果表明,浇注速度对流场的影响显著。当浇注速度较低(0.7m/s)时,金属液充型平稳,基本上不存在卷气现象,自由表面几乎一直保持水平状态直到充型结束,但在充型开始到整个直浇道被金属液填满的过程中发生多次流体分离现象。随浇注速度的提高,流体分离现象显著降低甚至消失,金属液与型壁碰撞加强,卷气的倾向增强。当浇注速度为1.3m/s,金属液与型壁撞击强烈,卷气明显,充型过程极不平稳,自由表面波动剧烈。综合比较的结果表明较为合适的浇注速度为1.0m/s。     

铸件充型凝固过程数值模拟研究

概述了铸件充型及凝固过程数值模拟研究的最新进展。采用并行计算技术，对压铸充型模拟过程数值计算方法进行了改进。提出了用动态膨胀收缩累积法来预测球墨铸铁缩孔缺陷，在球铁件上进行了缩孔形成的模拟和工艺改进。采用的有限差分与有限元相结合的方法模拟铸件应力场。实现了有限差分温度载荷到有限元模型的自动转换与传递，并采用有限元法计算出铸件应力场。     

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.     

铸造充型过程流场及温度场模拟

根据砂型铸造充型特点建立模型，并利用ANSYS软件的FLOTRAN CFD模块，实现了对铸件充型过程的流场与温度场的模拟。研究结果表明：计算机模拟结果与实际试验结果相符。     

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。     

铸件充型凝固过程数值模拟国内外研究进展

铸造过程计算机模拟仿真是学科发展的前沿领域,是改造传统铸造产业的必由之路,是当今世界各国专家学者关注的热点。铸件充型凝固过程的数值模拟可以帮助工程技术人员优化工艺设计,缩短产品试制周期、降低生产成本、确保铸件质量,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,在充型过程,应力分析、微观组织等方面的基础研究及实用化进程方面都取得了很大进展。     

国外铸件充型凝固过程数值模拟软件介绍

简要介绍了国外优秀的充型和凝固过程数值模拟软件的基本情况和产品特点，对国内相关软件的开发和国内厂家对模拟软件的选择有一定的启示作用。     

铸件充型数值模拟的研究进展

铸造过程计算机数值模拟技术是当今材料科学的重要前沿领域。本文从铸件充型数值模拟的发展过程、软件的开发状况、计算方法及验证方法等四个方面介绍了国内外铸件充型过程计算机数值模拟的概况。     

微尺度铸件充型过程的数值模拟

修正了传统Navier-Stoke方程,并利用该方程和Fluent软件对Zn-4Al合金充填微齿轮铸件的充型过程进行数值模拟.结果表明:在运动惯性的作用下,Zn-4Al合金在进入微齿轮型腔后途径齿轮盘部位时,合金并未横向扩展,而是保持入射状态首先填充对面的齿轮轴,撞击型腔壁后,产生二次压头,然后再向齿轮外围的各齿部位反充;型腔内气体被高速运动的金属液搅拌和切割,形成许多微气泡,然后被带入主流区,从排气道排除.     

铸件凝固过程温度场的数值模拟

本文在讨论不稳定热交换过程机理的基础上，给出了热传导微分方程及其有限元解，从而建立了铸件凝固过程温度场的数学模型，并对相关问题进行讨论。最后通过缩孔和缩松缺陷的预测对数值模拟的结果进行了例证。     

薄壳后桥铸件充型凝固数值模拟研究

运用MAGMA软件对后桥铸件进行了充型凝固数值模拟分析。并作了现场跟踪试验。证明,MAGMA软件对铸造工艺优化设计有良好的评价功能。能准确地反映铸件的实际状况,预测可能产生的综孔缩松、热裂等铸造缺陷及产生缺陷的部位。     

铸件充型过程数值模拟的实验验证及工程应用

采用ＳＯＬＡ－ＶＯＦ法,开发了Ｗｉｎｄｏｗｓ９８／ＮＴ环境下的铸件充型过程数值模拟软件ＦＴ－ＦＬＯＷ,模型中考虑了紊流流动。用标准测试件和阶梯试件对软件进行了验证,实验结果与数值模拟结果比较吻合。目前,铸件充型过程数值模拟软件ＦＴ－ＦＬＯＷ已经在许多厂家的实际生产中得到了应用。     

铸件充型过程数值模拟误差分析

铸件充型过程的数值模拟是铸造过程计算机仿真的重要组成部分,近年来这方面的研究得到了充分的发展,已逐步达到工程实用化的阶段,但其在计算效率和模拟精度方面仍有待于进一步提高.本文对充型模拟过程进行了阐述,分析了铸件充型模拟过程中存在的有待于进一步解决的问题,并提出了进一步提高模拟精度的可能有效的途径.     

铸件充型凝固三维数值模拟软件SRIFCAST的研制及其应用

铸件充型凝固过程数值模拟软件SRIFCAST在确定了金属液在充型和凝固冷却过程中的湍流和层流流动模式以及三维速度场和温度场数值模拟计算方程及数值求解的基础,编制了网格单元的剖分、三维速度场和温度场计算、二维等温线图、速度矢量图和三维温度场显示等程序;在Windows 9x操作平台上,设计了方便、快捷的各种鼠标操作主界面和分界面;建立了铸铁、铸钢、高温合金、铸造有色合金等金属材料,以及石英砂等造型材料的热物性参数数据库。SRIFCAST软件在汽车铸件和重大装备铸件上进行了生产应用,获得了优质铸件,证明了它的先进性、实用性和易操作性。     

大型铸件凝固过程的温度场数值模拟

以有限元软件ANSYS为计算平台,建立了某机床电机座大型铸件的三维有限元模型.通过对机床铸件铸造凝固过程进行三维瞬态温度场数值模拟,得出了铸造凝固过程中温度场的变化规律.模拟结果与实际情况吻合很好.     

大型复杂球铁铸件滑枕充型过程数值模拟

以实际生产高档数控机床关键零部件滑枕的几何尺寸和工艺方案为依据,建立三维网格模型,计算相应边界条件,设计了三种不同的浇注系统方案,采用有限元模拟软件Procast对充型过程中液体流动进行数值模拟.结果表明,立浇底注工艺条件下,数值模拟的充型时间与生产实际基本相符,充型过程不平稳,铸件顶部布置高压油孔的厚大部位出现了搅动的液流,与生产实际相比较,这个部位正是出现缺陷最多的地方.出气冒口减小充型阻力,加快金属液的充型速度,有利于合金液大流量的快速浇注;而设置冷铁,搅动的液流现象有所减轻.     

铸件弃型凝固过程数值模拟发展现状

铸件内在质量很大程度上取决于铸什的充型和凝固过程。将计算流体力学、计算传热传质学和计算机可视化技术应用于铸造工艺设计，可以使铸造技术人员要清楚地了解铸件形成过程，快地确定较为合理的铸造工艺参数。本文对铸件充型和凝固过程的数学模型，计算方法软件方面的发展现状进行了综合评述，并展望了该领域的发展前景。     

铸件充型凝固过程数值模拟研究概况

本文简要介绍铸件充型凝固过程数值模拟发展概况、数学模型、数值计算方法及模拟软件,最后提出铸件数值模拟今后的发展动向。     

铸造充型过程流场计算机模拟技术述评

简要叙述了铸造充型过程计算机模拟的发展过程和主要计算方法，重点阐述了充型过程流场的模拟和以动量方程为基础的动量平衡法的几种计算方法，并评述了它们各自的特点，推荐了计算结果的几种验证方法，指出了当前铸造充型过程计算机模拟中存在的问题。     

大型钢锭充型和凝固过程的数值模拟

采用铸造CAE软件对25t钢锭的充型和凝固过程进行了数值模拟与分析,并用生产现场的实测数据对模拟结果进行比较,验证了模型的适用性。探讨了大型钢锭在凝固过程中温度场的变化规律,对钢锭中可能存在的缺陷及位置进行了预测。通过数值模拟发现,冒口容积偏大,冒口补缩效果较好,锭身没有宏观缩孔,但轴线缩松仍然存在。可适当降低冒口容积,并在后续生产中增加搅拌,以消除中心偏析,提高钢锭质量。根据模拟显示的钢锭完全凝固时间,可将脱模时间提前到钢锭浇注完成后的6.4h。