基于Projection方法的鑄造充型過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、鑄造過(guò)程的模擬仿真軟件在幫助制定鑄造工藝方面的作用越來(lái)越大，同時(shí)模擬仿真結(jié)果也越來(lái)越準(zhǔn)確。但目前這類仿真軟件主要是基于單相流模型的，對(duì)于實(shí)際鑄造過(guò)程中氣液界面前沿復(fù)雜的相互作用不能很好的預(yù)測(cè)，只能給出定性的結(jié)果。于是本文提出了用于鑄造過(guò)程數(shù)值模擬的多相流動(dòng)模型，可以更加精確地描述氣液界面前沿的運(yùn)動(dòng)行為，更好地對(duì)卷氣等缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)。同時(shí)，基于本文使用的流動(dòng)場(chǎng)控制方程求解方法和傳統(tǒng)的界面描述方法，以單相流為模型，開發(fā)了新的鑄造過(guò)程數(shù)值模擬方

2、法。
　　 對(duì)鑄造過(guò)程氣液界面運(yùn)動(dòng)行為的準(zhǔn)確描述是鑄造過(guò)程數(shù)值模擬的前提，本文采用Level Set方法描述鑄造過(guò)程的氣液界面，并采用高階精度的方法離散求解Level Set方程，同時(shí)在Level Set方法的基礎(chǔ)上，添加了Particle算法，用于修正Level Set方法在個(gè)別存在復(fù)雜拓?fù)渥兓牧鲃?dòng)中產(chǎn)生的質(zhì)量不守恒現(xiàn)象。分別采用了三維球體在剪切流場(chǎng)下的運(yùn)動(dòng)、Zalesak球體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)所采用的界面描述方法進(jìn)行了驗(yàn)證，另外對(duì)

3、VOF方法也做了一些研究。
　　 采用速度場(chǎng)與壓力場(chǎng)分別求解的Projection方法求解流動(dòng)場(chǎng)控制方程，實(shí)現(xiàn)了求解程序的并行化，并且應(yīng)用潰壩模型檢驗(yàn)Projection方法的正確性。結(jié)合Level Set方法描述氣液界面，組成了本文鑄造充型過(guò)程數(shù)值模擬所采用的新的方法-Projection Level Set方法。該方法針對(duì)以往比較成熟的SOLA-VOF方法，在氣液界面的求解精度上可以達(dá)到更高的要求，計(jì)算效率方面也有很大提高。

4、
　　 為了驗(yàn)證Projection Level Set多相流模型鑄造過(guò)程數(shù)值模擬方法的正確性，通過(guò)兩個(gè)試驗(yàn)對(duì)比了模擬計(jì)算結(jié)果。分別是Benchmark試驗(yàn)和底注式水模擬試驗(yàn)，通過(guò)將模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，分析求解計(jì)算程序中的缺陷，隨后改進(jìn)完善計(jì)算程序，提高其計(jì)算求解的穩(wěn)定性。
　　 同時(shí)，應(yīng)用Projection Level Set多相流模型鑄造過(guò)程數(shù)值模擬方法針對(duì)具體的復(fù)雜鑄件的充型過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，包括某剎