铸造充型过程三维流场数值模拟技术研究.pdf

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武汉理工大学 硕士学位论文 铸造充型过程三维流场数值模拟技术研究 姓名：叶明松 申请学位级别：硕士 专业：机械制造及其自动化 指导教师：罗继相;徐晓溪 座机电话号码 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 我国虽是铸造大国，但国内铸造行业由于工艺水平低，铸件中存在诸多缺 陷，还不能算是铸造强国。随着计算机技术和计算流体力学的发展，铸造数值 模拟技术越来越成熟，已经成为一种可靠的科学分析方法。在我国应积极开展 这一领域的研究，，这对于我国铸造业赶超国际先进水平，具有重要的科学价值 和实用价值。 本文在总结充型流场模拟的多种方法的基础上，根据计算流体力学的动量 方程和连续性方程，建立了铸造充型模拟的数学模型。采用有限差分法对该模 型在空间、时间域上进行了离散，同时应用“交错网格方法”解决了普通离散方 法的迭代结果易产生波形、棋盘形速度及压力场等不合理问题。在数值模拟计 算过程中，根据SOLA算法建立求解流域范围内流场的流程图，并基于VOF 法推导出了一个简单有效的三维自由表面处理方法，可以计算表面网格流量变 化得到新的求解流域，不断重复该过程即完成整个流域流场求解。为了保证计 算顺利进行，本文还对表面单元在充满后流体63种合理流出状态、自由表面压 力、型腔壁的边界速度和压力等边界条件问题分别进假设，提高了边界网格计 算精度。 在程序计设方面，本文采用面向对象的编程方法，在MicrosoftVC6．0平台 下独立开发出了具有充型流场主要计算功能的模块。通过统一的接口集成到主 程序中，实现了三维模型显示、网格剖分、充型数值模拟、结果动态仿真等功 能的集成，软件界面简

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