基于SPH方法的离心铸造充型过程三维数值模拟

发布时间：2021-03-05 01:18

　　近年来,随着高性能计算机的快速发展,铸造过程数值模拟技术已经广泛应用于生产实践。目前绝大多数铸造模拟软件都是基于有网格的方法,有网格的方法存在网格畸变,难以精确处理自由表面,动边界等问题,对于离心铸造的模拟技术也因此受到限制,仅有极少数铸造模拟软件能够模拟离心铸造。鉴于目前对于离心铸造过程数值模拟的技术不够完善,本文采用SPH（smoothed particle hydrodynamics,光滑粒子流体动力学）方法对离心铸造充型过程进行数值模拟研究,作为一种无网格的方法,SPH对于复杂几何外形有更优异的几何灵活性,在处理动边界问题、流体自由表面流动等问题上更具优势,因此SPH法在处理铸造充型这类强烈自由表面运动以及离心铸造动边界问题上具有极大的发展前景。本文采用SPH方法对离心铸造充型过程数值模拟进行了以下研究:首先,通过研究SPH方法基本理论,本文建立了基于SPH铸造充型过程的三维数学模型,并编写了C++计算程序。针对SPH三维空间中的边界问题,本文引入了基于虚粒子的非滑移边界,考虑了铸造过程中边界与流体的切向作用。针对单线程程序计算效率低下,本文采用OpenMP技术实现了程序的并行... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究与发展现状
        1.2.1 铸造充型过程国内外研究与发展现状
        1.2.2 离心铸造充型过程国内外研究与发展现状
    1.3 无网格SPH方法简介
    1.4 本文的选题意义与研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
第二章 SPH方法基础理论
    2.1 引言
    2.2 SPH方法基本思想
    2.3 SPH方法基本方程
        2.3.1 函数的积分表示法
        2.3.2 粒子近似法
    2.4 光滑核函数
        2.4.1 光滑核函数的主要性质
        2.4.2 常用的光滑核函数
    2.5 本章小结
第三章 基于SPH方法铸造充型过程三维建模及应用
    3.1 引言
    3.2 SPH方法的流体三大控制方程
    3.3 状态方程
    3.4 人工粘度
    3.5 时间积分
    3.6 粒子搜索
    3.7 固壁边界施加
    3.8 程序实现
    3.9 SPH三维数学模型的验证及应用
        3.9.1 溃坝模型的算例验证
        3.9.2 腔内剪切流动
        3.9.3 铸造过程流动场的三维数值模拟
    3.10 本章小结
第四章 基于SPH方法离心铸造充型过程数学建模
    4.1 引言
    4.2 离心铸造充型过程工艺特点
        4.2.1 离心铸造的优点和局限性
        4.2.2 离心铸造铸型转速的确定
        4.2.3 离心铸造充型流动规律
    4.3 离心铸造充型过程数学建模
        4.3.1 离心铸造中的惯性力
        4.3.2 基于SPH离心铸造充型过程数学模型
    4.4 立式离心铸造流动场数值模型验证
        4.4.1 立式离心铸造水力学原理
        4.4.2 立式离心铸造水力学算例
    4.5 卧式离心铸造流动场数学模型验证
        4.5.1 卧式离心铸造水力学原理
        4.5.2 卧式离心铸造水力学算例
    4.6 本章小结
第五章 基于SPH方法离心铸造充型过程模拟应用
    5.1 引言
    5.2 立式离心铸造数值模拟应用
        5.2.1 轮类零件的立式离心铸造
        5.2.2 平板件立式离心铸造
    5.3 卧式离心铸造数值模拟应用
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3064304