基于SPH方法的铸造过程的数值模拟研究

发布时间：2021-08-30 00:11

　　铸造模拟技术经过不断的发展,已在实际生产中得到广泛应用。现在应用的铸造模拟软件绝大多数是基于网格法（FDM、FEM等）实现,目前一般只是单相金属液流动的计算,难以处理变形边界、运动交界面及多相流动等问题,SPH（光滑粒子流体动力学）方法可以很好处理此类问题。本文针对铸造过程数值模拟采用SPH方法研究以下几个方面:首先,研究了SPH方法的基本内容,并且引用SPH方法的几种修正方式,提高计算的稳定性;针对SPH方法的边界问题,采用边界粒子带有物理属性简单而有效的修正罚函数边界。自主编写了SPH方法充型程序,对典型算例环形件的充型进行计算,计算结果与实验结果基本吻合;为铸造充型过程数值模拟SPH方法研究建立基础。其次,针对实际铸造过程中气液两相流动研究,在已有程序基础之上,建立表面张力模型程序,通过方形液滴变圆计算验证了的表面张力正确性;针对气液两相大密度差运动问题通过计算气泡上浮案例将计算结果与实验过程进行对比,验证了SPH方法计算大密度差气液两相流动可行性;将上述所建SPH方法程序应用于水底侧注方腔模拟计算,计算结果与实验结果相符,证明了SPH方法计算充型气液两相流动模拟正确性,为铸造充... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

核函数W的支持域和问题域Fig.2-1Thesupportdomainandtheproblemdomainofthekernelfunction

图 2-1 核函数 W 的支持域和问题域Fig.2-1 The support domain and the problem domain of the kernel functi题域与支持域重合部分写作： f xfx Wxx,hdx

图 2-3 粒子近似法示意图Fig.2-3 The schematic diagram of particle approximation式中对于无穷远处 j 粒子体元 dx'使用 j 粒子体积Δ为：jjj V分表达式进行相应离散化，从而写作以下粒子近似式 ' ' ''1'1,,,Nj jjNjjjjf x W x x h dxf x W x x h Vmf x W x x h i 函数的近似式：

【参考文献】：
期刊论文
[1]SPH方法气-液界面边界条件研究[J]. 周杰,徐胜利.  计算物理. 2017(04)
[2]自由上浮气泡运动特性的光滑粒子流体动力学模拟[J]. 孙鹏楠,李云波,明付仁.  物理学报. 2015(17)
[3]铸造充型过程光滑粒子流体动力学建模及数值模拟（英文）[J]. 曹文炅,周照耀,蒋方明.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(07)
[4]基于SPH方法的弹性体贮箱内液体晃动特性分析[J]. 黄愉太,杜发喜,刘海,王玖,欧智成,姚小虎.  计算机辅助工程. 2015(02)
[5]基于不可压缩光滑粒子动力学的黏性液滴变形过程仿真[J]. 邱流潮.  物理学报. 2013(12)
[6]基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟[J]. 苏铁熊,马理强,刘谋斌,常建忠.  物理学报. 2013(06)
[7]光滑粒子动力学SPH方法应力不稳定性的一种改进方案[J]. 杨秀峰,刘谋斌.  物理学报. 2012(22)
[8]SPH方法对气液两相流自由界面运动的追踪模拟[J]. 沈雁鸣,陈坚强.  空气动力学学报. 2012(02)
[9]基于SPH方法的表面张力修正算法及其应用[J]. 强洪夫,陈福振,高巍然.  计算力学学报. 2011(S1)
[10]无网格法的理论及应用[J]. 张雄,刘岩,马上.  力学进展. 2009(01)

博士论文
[1]铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D]. 曹文炅.华南理工大学 2011
[2]铸造充型过程气液两相流动数值模拟的研究[D]. 郝静.华中科技大学 2008

硕士论文
[1]基于光滑粒子流体动力学方法的镁及镁合金ECAP过程数值模拟研究[D]. 王涵.太原理工大学 2017
[2]基于SPH方法铸造充型过程气液固三相流的研究[D]. 胡磊.太原理工大学 2017
[3]基于SPH方法的铸造充型过程的数值模拟研究[D]. 王冠乾.太原理工大学 2016
[4]基于Projection方法的铸造充型过程数值模拟[D]. 张明远.华中科技大学 2011
[5]镁合金低压铸造缩孔缩松预测技术研究[D]. 王忠.中北大学 2010



本文编号：3371656