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。     

铸件弃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,结果表明得基本吻合。     

消失模铸铁件充型速度的计算及其应用

通过试验测试了铸铁件消失模铸造的充型速度。研究了工艺因素对充型速度影响的规律。测试结果表明：铸件内液态金属－模样界面的推移速度存在一定程度的波动，随距内浇道距离的增加，速度有降低的趋势。通过多元线性回归建立了充型速度随真空度，模样密度，浇注温度，金属静压头变化的经验计算公式，并研究了该公式在充型过程数值模拟中的应用，验证试验结果表明，根据该公式得到的计算模拟结果与试验测试结果相符合。     

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。     

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。     

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。     

数值模拟铸件充型过程中的液/固两相流动

铸造过程中熔融金属内的固体渣粒的运动轨迹是非常重要的。文中给出了粒子传输轨迹的数学模型,该数学模型采用显示法来确定粒子的位置。模拟研究结果与用其它数学模型的模拟结果比较,吻合良好。该模型可用于固体粒子位置的确定,并应用到SUTCAST软件中。     

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。     

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。     

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.     

铸件充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件的充型和凝固过程。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更清楚地了解铸件形成过程 ,快捷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、计算方法及商品化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。     

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。     

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。     

铸件充型过程流场和温度场数值模拟

本文采用ＳＩＭＰＬＥ算法，研究开发了铸件充型过程三维流动和传热数值模拟软件，计算结果表明，在该软件能准确地模拟浇注充型过程中液态金属的流动状态。自由液面的波动，以及温度场分布。     

充型过程中自由表面的数值模拟

采用守恒标量法确定充型过程中的自由表面,通过采用两个不同的时间步长计算充型过程的流场和自由表面,克服了流场计算时间步长过小的缺点,使得充型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。     

基于SPH新方法铸造充型过程三维数值模拟

引入一种新的无网格光滑粒子流体动力学SPH方法模拟铸造充型过程,SPH方法能够避免网格法在求解过程中的网格扭曲和缠绕,并且改善网格法求解精度。基于SPH法的优势,建立了基本数学模型,编写了三维计算程序,并引用虚粒子边界解决三维情况下边界不易施加的问题。通过对底注式平板件铸造充型过程进行数值模拟,并将模拟结果与实验结果和基于网格法的ProCast模拟结果进行对比,验证了SPH方法在计算铸造充型过程中的可行性和有效性。     

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.     

消失模铸造充型速度和流动前沿温度的数值模拟研究

采用数值模拟方法,通过模拟板形灰铸铁件的消失模铸造充型过程,分析了各种工艺因素对充型过程中金属液前沿的流动速度和温度的影响规律.结果表明,液态金属充型速度随浇注温度、负压度和涂层透气性的增大而增大,随模样密度和涂层厚度的增大而减小;金属液流动前沿温度随模样密度和涂层厚度的增大而下降,而随负压度的增大而提高.     

半固态铸造充型过程数值模拟研究新进展

对近期国内外半固态铸造充型过程数值模拟的研究成果进行了系统综述,包括数值模拟的计算方法,流变模型的研究进展以及数值模拟的应用现状,展望了未来半固态铸造充型过程数值模拟研究的发展方向。