本文選題：鑄造充型 + 光滑粒子流體動力學��； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：充型流動是鑄造過程的一個重要階段,平穩(wěn)的充型過程,合理的充型順序及充型時間是獲得高質量鑄件的必要條件。夾渣、卷氣、澆不足、冷隔等諸多缺陷在鑄造充型過程中產生并影響鑄件的成型質量。在實際充型過程中,模具型腔處于封閉狀態(tài),金屬液在型腔中的運動規(guī)律難以觀測,而運用鑄造過程數(shù)值模擬進行充型計算和預測,是確保鑄件的生產質量、縮短試制周期以及減少生產成本的重要手段。雖然傳統(tǒng)的基于網格方法鑄造過程數(shù)值模擬技術已發(fā)展比較成熟,但是在處理自由表面、變形邊界、運動交界面以及多相流等方面仍存在困難。光滑粒子流體動力學(SPH)是一種純拉格朗日的粒子類方法,能夠通過追蹤粒子的位置來捕捉自由表面及多相物質交界面的運動規(guī)律,因而在研究流體自由表面、運動物質交界面及多相流等方面非常有影響力和應用前景。目前基于SPH方法的鑄造充型過程數(shù)值模擬還處于基礎研究階段,仍有很多關鍵性的問題有待解決,本文從以下的幾個方面進行了研究。系統(tǒng)的闡述了SPH方法的概念及基本原理,并總結了SPH鑄造充型過程的離散控制方程。研究了光滑函數(shù)的基本性質,對比了幾種常見的光滑函數(shù)的求解精度及效率,最終確定五次光滑函數(shù)為SPH鑄造充型過程中所使用的核函數(shù)。研究了SPH方法中幾種常見的粒子搜索法,并結合鑄造充型過程的特點,選取鏈表搜索法為SPH鑄造充型過程數(shù)值模擬的求解方法。建立了Visual C++的SPH鑄造充型計算程序,并通過對二維平板件的充型模擬驗證了SPH鑄造充型程序的正確性與有效性。通過引入表面張力模型,并離散了充型過程氣液兩相流控制方程,建立了SPH充型氣液兩相流計算程序。對單個氣泡上浮過程進行計算,實驗結果與模擬結果基本吻合,從而驗證了已建立的SPH氣液兩相流模型適合處理大密度差的問題。通過對底側注式方腔的充型過程進行計算,模擬結果與實驗結果基本一致,驗證了SPH充型過程氣液兩相流模型的正確性,從而為預測氣孔、卷氣等鑄造缺陷奠定基礎。為了研究渣團對鑄造充型過程的影響,本文引入了剛體的運動模型,建立了SPH鑄造充型過程固液兩相流計算程序。通過對平板件的充型過程進行計算,模擬結果中渣團粒子的位置與實驗結果中夾渣的位置基本一致,從而驗證了SPH方法鑄造充型過程固液兩相流程序的正確性與有效性。研究和推導SPH鑄造充型過程氣液固三相流離散控制方程,建立了SPH鑄造充型過程氣液固三相流計算程序。通過對平板件的三相流充型過程進行計算,并與Win-Cast單相流結果進行對比,金屬液的流動趨勢基本一致,從而驗證了SPH鑄造充型過程氣液固三相流程序的正確性與有效性。
[Abstract]:In this paper , the numerical simulation of the casting filling process based on the SPH method has been developed and compared with the numerical simulation of the casting process . The simulation results are consistent with the simulation results .
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG211

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