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.     

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。