基于多孔介質(zhì)的半固態(tài)鎂合金流變鑄軋數(shù)值模擬.pdf

1、鎂合金半固態(tài)流變鑄軋集制漿、鑄軋、成形于一體,在縮短加工流程降低生產(chǎn)成本的同時,大大擴展了鎂合金板材加工的范圍并提高了質(zhì)量,由于半固態(tài)流變鑄軋的獨特性質(zhì),其傳熱過程的現(xiàn)象十分復(fù)雜,加之其鑄軋試驗工程量巨大,因此,建立合理的物性模型進行熱流場的數(shù)值模擬分析,對研究鎂合金流變鑄軋有十分重要的意義。
　　本文以常規(guī)流體模型為參照,創(chuàng)新性地采用多孔介質(zhì)模型來描述半固態(tài)鎂合金的固液共存的物理形態(tài),并根據(jù)多孔介質(zhì)傳熱和滲流基本定理,運用數(shù)值模

2、擬軟件 FLUENT,對不同工藝參數(shù)條件下半固態(tài)鎂合金流變鑄軋進行模擬,本文的主要工作和成果如下:
　　1)引入體積平均理論和描述滲流的Darcy定律,在假設(shè)多孔介質(zhì)在相變傳熱傳質(zhì)過程中各質(zhì)點處于局部熱力學(xué)平衡,建立了多孔介質(zhì)的三守恒方程,采用熱焓法處理凝固潛熱,采用carreau模型處理合金的表觀粘度。將數(shù)學(xué)模型與FLUENT中相應(yīng)的凝固模型、多孔介質(zhì)模型和自定義函數(shù)這幾個計算模型結(jié)合起來進行計算模擬。
　　2)經(jīng)過模擬對

3、比以及試驗驗證,在以軋輥轉(zhuǎn)速10r/min且澆鑄入口定溫、自由出口邊界、當(dāng)量綜合對流換熱系數(shù)的條件下,為保證AZ91D鎂合金板材在出口處剛好凝固而不會造成鑄軋不成形(出口合金處仍為液態(tài))或者鑄軋中斷(在出口前以完全凝固),最佳澆鑄溫度為840K。
　　3)在相同模擬條件下,采用多孔介質(zhì)模型和常規(guī)流體模型進行鎂合金流變過程模擬的結(jié)果不同。隨澆鑄溫度的增加,基于多孔介質(zhì)模型的模擬結(jié)果與常規(guī)流體的模擬結(jié)果差別越來越小。澆鑄溫度低(合金固