在當(dāng)今時(shí)代,顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有越來越廣泛的應(yīng)用,因此國內(nèi)外學(xué)者對(duì)其制備方法的研究也越來越深入。其中機(jī)械攪拌法由于其簡(jiǎn)便靈活以及低成本的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中,然而探究最佳的攪拌工藝來制備復(fù)合材料一直是一個(gè)難題。隨著CFD模擬軟件的快速發(fā)展,流體仿真的相關(guān)研究越來越多,通過數(shù)值模擬可以非常形象、直觀的觀察到流體的運(yùn)動(dòng)及受力情況。本文利用FLOW-3D 10.1軟件,對(duì)機(jī)械攪拌法制備SiCp顆粒增強(qiáng)2014鋁基復(fù)合材料的過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,探究了攪拌的最佳工藝。本文通過數(shù)值模擬,將SiCp顆粒模型畫成不規(guī)則多邊形的形式,分別優(yōu)化了攪拌槳的傾斜角度、攪拌槳的浸入深度、攪拌速度、攪拌溫度以及攪拌時(shí)間等工藝參數(shù),對(duì)比分析了不同參數(shù)下顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)和分散情況,以及金屬液的自由表面和卷氣情況,并結(jié)合鑄造缺陷、復(fù)合材料的微觀組織等因素進(jìn)行了比較,得到了最佳的攪拌工藝,并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬結(jié)果。研究結(jié)果表明,斜葉攪拌槳的攪拌效果要好于直葉攪拌槳,當(dāng)攪拌槳傾斜角度為30°時(shí),攪拌效果較為理想;當(dāng)攪拌槳浸入深度為攪拌器高度的3/4時(shí),顆粒在攪拌器中的分布上下左右最為均勻;制備復(fù)合材料更適... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及選題意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 CFD在攪拌反應(yīng)器中的應(yīng)用進(jìn)展
        1.2.2 攪拌過程中數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.3 顆粒攪拌數(shù)值模擬的相關(guān)研究
    1.3 半固態(tài)機(jī)械攪拌法的原理
        1.3.1 顆粒能夠進(jìn)入流體的熱力學(xué)條件
        1.3.2 顆粒能夠進(jìn)入流體的動(dòng)力學(xué)條件
        1.3.3 顆粒與基體之間的潤濕性
        1.3.4 顆粒與基體之間的界面反應(yīng)
        1.3.5 半固態(tài)成型
        1.3.6 雷諾數(shù)
    1.4 顆粒在攪拌流體中的受力分析
        1.4.1 流動(dòng)阻力
        1.4.2 壓力梯度力
        1.4.3 附加質(zhì)量力
        1.4.4 馬格努斯效應(yīng)（Magnus）
        1.4.5 巴塞特力（Basset）
        1.4.6 薩夫曼升力（Saffman）
        1.4.7 顆粒之間的相互作用力
    1.5 攪拌槳的設(shè)計(jì)
    1.6 本課題研究的主要內(nèi)容
第2章 FLOW-3D簡(jiǎn)介及三維模型的建立
    2.1 FLOW-3D的核心技術(shù)
        2.1.1 VOF模型
        2.1.2 FAVOR模型
        2.1.3 多重網(wǎng)格分塊組合方法
        2.1.4 物體運(yùn)動(dòng)功能
    2.2 數(shù)值模擬流程及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定
        2.2.1 邊界條件和初始條件
            2.2.1.1 邊界條件的設(shè)定
            2.2.1.2 初始條件的設(shè)定
        2.2.2 紊流模型的選擇
        2.2.3 壓縮系數(shù)的設(shè)置
        2.2.4 物料屬性的設(shè)定
        2.2.5 物理模型的選擇及求解參數(shù)設(shè)置
        2.2.6 收斂殘差和迭代時(shí)間步長
    2.3 攪拌模型的建立及網(wǎng)格劃分
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于FLOW-3D攪拌過程中流場(chǎng)的數(shù)值模擬
    3.1 通過數(shù)值模擬設(shè)計(jì)攪拌槳以及攪拌槳浸入熔體的深度
        3.1.1 攪拌槳形式的設(shè)計(jì)
        3.1.2 攪拌槳傾斜角度的設(shè)計(jì)
        3.1.3 攪拌槳侵入深度的影響
    3.2 攪拌工藝參數(shù)對(duì)顆粒分布的影響
        3.2.1 攪拌溫度對(duì)不同時(shí)刻顆粒分布的影響
        3.2.2 攪拌速度對(duì)不同時(shí)刻顆粒分布的影響
        3.2.3 攪拌時(shí)間對(duì)顆粒分布的影響
    3.3 模擬存在的問題
    3.4 本章小結(jié)
第4章 半固態(tài)機(jī)械攪拌制備SiCp增強(qiáng)2014復(fù)合材料
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.1 基體材料
        4.1.2 增強(qiáng)顆粒材料
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程
    4.3 不同的攪拌工藝下復(fù)合材料的組織形貌
        4.3.1 攪拌溫度對(duì)顆粒發(fā)分布情況的影響
        4.3.2 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒分布的影響
        4.3.3 攪拌時(shí)間對(duì)顆粒分布的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及獲獎(jiǎng)情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3651163