基于OpenFOAM的铝型材热挤压过程数值模拟研究

发布时间：2020-02-27 10:26

【摘要】：近年来,铝型材因其具有比重小、比强度高、以及外形美观等优点在建筑、交通运输和机械设备制造等行业应用越来越广泛。而随着型材品种的增多以及型材截面形状复杂度的增加,挤压模具的设计难度逐渐提高,传统的铝型材挤压模具的设计主要依靠设计者的经验,模具生产效率较低,已经无法满足实际生产需求,而数值分析方法的快速发展,为挤压模具的设计提供了新的思路。目前在挤压过程数值模拟中常用的数值分析方法有有限元法和有限体积法。采用有限体积法模拟挤压过程时,可避免采用有限元法时出现的不能正确模拟材料的焊合行为(如DEFORM软件)和不能模拟材料的非稳态流动过程(如HyperXtrude软件)的问题。为此,本文旨在在开源计算流体力学(CFD)软件OpenFOAM平台下开展基于有限体积法的铝型材稳态热挤压及非稳态热挤压过程数值模拟研究,主要工作及结论有:(1)基于OpenFOAM平台编写了铝型材热挤压过程数值模拟所需要的速度边界条件、温度边界条件及本构模型程序。(2)基于稳态求解器simpleFoam源代码开发了可以用于模拟铝型材稳态热挤压过程的求解器,并分别模拟了H形型材、不规则截面型材和空心型材的稳态热挤压过程,通过与商业有限元软件HyperXtrude的数值模拟结果进行比较,证明了本文构建的铝型材稳态热挤压过程数值模拟系统的可行性。(3)编写了移动网格操作模型代码,完善了 interDyMFoam求解器中界面追踪算法的代码,最后开发了可以用于模拟铝型材非稳态热挤压过程的求解器,并分别模拟了T形型材、不规则截面型材和空心型材的非稳态热挤压过程,通过与商业有限元软件DEFORM的数值模拟结果进行比较,证明了本文构建的铝型材非稳态热挤压过程数值模拟系统的可行性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG379

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本文编号：2583258