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《鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬技術(shù)研究摘要鑄件充型凝固過(guò)程數(shù)值模擬是當(dāng)前材料加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，鑄造過(guò)程流場(chǎng)和溫度場(chǎng)及其耦合的數(shù)值模擬在鑄造仿真系統(tǒng)中占有重要地位。同時(shí)流場(chǎng)是計(jì)算量最大，耗時(shí)最多的一個(gè)過(guò)程，也是影響數(shù)值模擬實(shí)用化的重大障礙，因此研究高效率的流場(chǎng)對(duì)推進(jìn)數(shù)值模擬軟件整體水平有很大的意義。論文在原有流場(chǎng)只適用于簡(jiǎn)單反重力充填模擬的基礎(chǔ)上，改進(jìn)流場(chǎng)計(jì)算技術(shù)使之適用于各種鑄造充填方式的模擬計(jì)算；并繼續(xù)開(kāi)發(fā)了充型過(guò)程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合模擬計(jì)算程序，以及能以多種方式顯示計(jì)算結(jié)果的后處理程序。在流場(chǎng)
2、計(jì)算方面，在全面比較各種數(shù)值計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，采用了在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較少的數(shù)值計(jì)算方法—Simple結(jié)合守恒標(biāo)量法—來(lái)計(jì)算鑄件充填流動(dòng)過(guò)程。Simple算法可以較為準(zhǔn)確的模擬出充型過(guò)程流場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)，用守恒標(biāo)量法可以準(zhǔn)確地捕捉自由表面網(wǎng)格，不需要確定自由表面取向，易于進(jìn)行三維計(jì)算。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件“反重力充填大平板”和實(shí)際鑄件“鏈輪、錘頭、履帶板”等的對(duì)比計(jì)算表明，與當(dāng)前軟件所采用的Sola-VOF法相比較，該方法更為準(zhǔn)確。論文將流場(chǎng)計(jì)算所必須的50個(gè)三維數(shù)組全部設(shè)為動(dòng)態(tài)數(shù)組，并且重新歸整了流場(chǎng)計(jì)算的出口及入口條件，使所
3、開(kāi)發(fā)的程序可以計(jì)算任意數(shù)量網(wǎng)格的鑄件三維流場(chǎng)，可以計(jì)算各種條件下的流動(dòng)過(guò)程，大大提高了計(jì)算速度，使軟件的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到適用于所有情況，將軟件水平提高到商品化的高度。論文將模擬結(jié)果與反重力實(shí)驗(yàn)對(duì)比，計(jì)算結(jié)果表明模擬情況與實(shí)驗(yàn)可以很好的吻合。還與Ft-star和ProCAST在準(zhǔn)確性和速度方面進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，和其他軟件模擬情況吻合很好，證實(shí)了計(jì)算的正確性，但計(jì)算速度有待進(jìn)一步改進(jìn)。同時(shí)對(duì)如何提高計(jì)算速度作了理論分析。所開(kāi)發(fā)的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的耦合程序，通過(guò)對(duì)試件的模擬結(jié)果的分析也表明其合理性。該項(xiàng)工作的完成為后續(xù)的高速
4、流場(chǎng)，紊流計(jì)算、流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的耦合及為后續(xù)缺陷預(yù)測(cè)等工作的開(kāi)展打下了良好基礎(chǔ)，搭建了可擴(kuò)展性平臺(tái)。采用C++Builder技術(shù)和OpenGL技術(shù)，架構(gòu)了軟件框架，編制了用戶界面和后處理顯示程序?？梢詽M足基本的計(jì)算要求和后處理顯示要求。關(guān)鍵詞：鑄造，數(shù)值模擬，充型過(guò)程，耦合i鑄件充型過(guò)程三維數(shù)值模擬技術(shù)研究MOLDFILLINGPROCESSRESEARCHFORTHREE-DIMENSIONALNUMERICALSIMULATIONOFCASTINGABSTRACTThenumericalsimulationfor
5、foundryprocessisnowahotresearchpointinmaterialprocessing.Theflowfieldsimulationandtemperaturefieldsimulationandthecouplesimulationofthesetwofieldshavetakenanimportantroleinnumericalsimulationofcastingprocess.Theflowfieldisoneoftheheaviestworkloadandoftimeconsu
6、ming,andisalsothemostimportantpartforcommercializationofnumericalsimulationsoftware.Soithasgreatsignificanceforinvestigatinghighefficiencymethodforcalculatingflowfieldofcastingprocessinupdatingthelevelofwholenumericalsimulationsoftware.Onthebaseoftheoriginalpr
7、ogramofflowfieldwhichcanonlycalculatingthesimpleanti-gravityflowfield,animprovedprogramhasbeendevelopedforsimulatingalmostallkindsofmoldfillingprocess.Thenaprogramwasalsobuiltupforcouplingcalculationofflowfieldandtemperaturefield,andsodoapostprocessorwhichisab
8、letodisplaycomputingresultinmanykindsofpattern.Forcalculationofflowfield,basedontheinvestigationandanalysisofeachkindofnumericalalgorithm,anapproachnamedSimpleandConservativeScalar
