基于Projection方法的鑄造充型過程數(shù)值模擬.pdf

1、鑄造過程的模擬仿真軟件在幫助制定鑄造工藝方面的作用越來越大，同時模擬仿真結(jié)果也越來越準(zhǔn)確。但目前這類仿真軟件主要是基于單相流模型的，對于實(shí)際鑄造過程中氣液界面前沿復(fù)雜的相互作用不能很好的預(yù)測，只能給出定性的結(jié)果。于是本文提出了用于鑄造過程數(shù)值模擬的多相流動模型，可以更加精確地描述氣液界面前沿的運(yùn)動行為，更好地對卷氣等缺陷進(jìn)行預(yù)測。同時，基于本文使用的流動場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)了新的鑄造過程數(shù)值模擬方

2、法。
　　 對鑄造過程氣液界面運(yùn)動行為的準(zhǔn)確描述是鑄造過程數(shù)值模擬的前提，本文采用Level Set方法描述鑄造過程的氣液界面，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方法在個別存在復(fù)雜拓?fù)渥兓牧鲃又挟a(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下的運(yùn)動、Zalesak球體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對所采用的界面描述方法進(jìn)行了驗(yàn)證，另外對

3、VOF方法也做了一些研究。
　　 采用速度場與壓力場分別求解的Projection方法求解流動場控制方程，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程數(shù)值模擬所采用的新的方法-Projection Level Set方法。該方法針對以往比較成熟的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多相流模型鑄造過程數(shù)值模擬方法的正確性，通過兩個試驗(yàn)對比了模擬計(jì)算結(jié)果。分別是Benchmark試驗(yàn)和底注式水模擬試驗(yàn)，通過將模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比，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，應(yīng)用Projection Level Set多相流模型鑄造過程數(shù)值模擬方法針對具體的復(fù)雜鑄件的充型過程進(jìn)行了模擬計(jì)算，包括某剎