發(fā)布時間：2016-12-06 13:22

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金超聲凝固溶池流場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中南大學(xué)》 2009年

鋁合金超聲凝固溶池流場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究

謝恩華  

【摘要】： 在鋁合金的鑄造過程中施加超聲外場技術(shù)是當(dāng)前國際研究的熱點(diǎn)和未來鑄造技術(shù)的一個新的發(fā)展方向,超聲波在金屬熔體中產(chǎn)生的空化和聲流效應(yīng)可以明顯改善成型鑄錠的組織和性能,本文主要以鋁合金超聲鑄造為切入點(diǎn),研究以下幾方面內(nèi)容: 1、通過測量超聲工具桿端面在空氣中的位移振幅,應(yīng)用多介質(zhì)聲波傳輸理論對工具桿在鋁合金熔體中的聲壓分布進(jìn)行計(jì)算,得到了工具桿在鋁合金熔體中產(chǎn)生的聲壓場分布。在對空化理論以及空化閾值的影響因素進(jìn)行分析后,結(jié)合熔體的聲壓場分布,得出在本試驗(yàn)條件下超聲設(shè)備在鋁合金熔體中所產(chǎn)生的空化場約為工具桿端面下30mm范圍內(nèi)。 2、通過對熔體中的Eckart聲流現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,考慮流體方程各參量的二階項(xiàng)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析和推導(dǎo),得到了Eckart聲流驅(qū)動力的表達(dá)式。應(yīng)用流體仿真軟件Fluent對置于坩堝中的7050鋁合金熔體超聲處理過程進(jìn)行數(shù)值模擬,通過對熔體內(nèi)的超聲吸收系數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算后得到試驗(yàn)條件下的聲流驅(qū)動力值,隨后通過UDF函數(shù)將其添加到Fluent的計(jì)算過程中進(jìn)行模擬計(jì)算,模擬結(jié)果表明:在輸出功率為170W的超聲波的作用下,在坩堝的可流動區(qū)域內(nèi),形成了大規(guī)模的Eckart聲流現(xiàn)象;高速并不是聲流的特點(diǎn);在液相區(qū)域內(nèi)位于工具桿對稱軸線上的軸向速度幅值呈先增大后減小的趨勢;仿真得到的最大軸向速度幅值與Eckart聲流軸向速度經(jīng)典公式計(jì)算值在一個數(shù)量級上,但在出現(xiàn)位置上與其有偏差;聲流驅(qū)動力增大時,最大軸向速度幅值并不隨著線性增大,驅(qū)動力的增大影響了溫度場和聲流范圍;隨著容器規(guī)模的增大,最大軸向速度幅值也隨著迅速增大,但隨后增長幅值漸小。 3、根據(jù)仿真模擬條件,進(jìn)行鋁合金超聲坩堝鑄造試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了從工具桿端面至坩堝壁面的一條超聲作用區(qū)域分界線,結(jié)合空化場的分析和聲流場的數(shù)值模擬結(jié)果,間接證明了超聲聲流對鑄錠細(xì)晶區(qū)域的貢獻(xiàn)。鋁合金的超聲半連鑄試驗(yàn)結(jié)果證明了超聲波在半連鑄領(lǐng)域具有同樣的細(xì)晶效果,對比澆鑄口引起的外流場和超聲流場,可知聲流現(xiàn)象在半連鑄試驗(yàn)中對于細(xì)晶區(qū)域的貢獻(xiàn)很小,可以忽略不計(jì)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG27
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬立群，舒光冀，，陳鋒;金屬熔體在超聲場中凝固的研究[J];材料科學(xué)與工程;1995年04期

2 李新濤;高學(xué)鵬;李廷舉;李喜孟;金俊澤;殷國茂;;連鑄過程中超聲細(xì)晶技術(shù)研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年03期

3 陳鋒,舒光冀,馬立群,何德坪;高能超聲作用下數(shù)種金屬基復(fù)合材料的制備及機(jī)制[J];復(fù)合材料學(xué)報;1998年03期

4 王連澤,席葆樹;聲場對流場影響的研究[J];工程力學(xué);2000年05期

5 潘蕾,陳鋒,吳申慶,朱和國,李斌斌,沈細(xì)榮;高能超聲作用下金屬基復(fù)合材料的制備[J];機(jī)械工程材料;2003年07期

6 胡化文,陳康華,黃蘭萍,劉紅衛(wèi);超聲熔體處理對Al-Zn-Mg-Cu合金顯微組織和性能的影響[J];金屬熱處理;2005年05期

7 霍彥明,葉兆雄,宋文章,吳敏,王智彪;用錐面靶測量大口徑聚焦換能器聲功率的計(jì)算討論[J];聲學(xué)技術(shù);2002年04期

8 譚敦強(qiáng) ,黎文獻(xiàn);Al-Ti-C晶粒細(xì)化劑對工業(yè)純鋁的晶粒細(xì)化[J];特種鑄造及有色合金;2003年02期

9 馮偉駿,譚家隆,李喜孟,李光;功率超聲對Pb-Sn合金凝固行為的影響[J];鑄造;2004年05期

10 王俊,周堯和,舒光冀,張力寧;用高能超聲制備金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];鑄造;1997年12期

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 溫俊杰,李薦;超聲波強(qiáng)化冶金過程研究進(jìn)展[J];四川有色金屬;2002年04期

2 鐘賽意,湯國輝,王善榮;功率超聲波在農(nóng)產(chǎn)品加工中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2005年08期

3 屠康,馬龍,潘秀娟;敲擊振動無損檢測3種梨果實(shí)品質(zhì)參數(shù)的研究[J];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2005年01期

4 韓秀甫,滕永平,吳迪,吳軍芳,張娜,王立新;超聲換能器暫態(tài)聲場的理論分析與計(jì)算[J];安慶師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年03期

5 劉玲霞;用于復(fù)合防彈衣的鋁合金面板的改進(jìn)[J];兵器材料科學(xué)與工程;2003年03期

6 胡銳,朱冠勇,畢曉勤,李金山;液相浸滲用多孔預(yù)制體制備的研究現(xiàn)狀[J];兵器材料科學(xué)與工程;2004年05期

7 潘祥生;邢立華;李勛;張德遠(yuǎn);;聚焦式超聲懸浮[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2006年01期

8 尹鳳福,李謀渭,張少軍,李東明;鋁箔軋機(jī)中生成熱分配的實(shí)驗(yàn)及分析[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2003年06期

9 張少軍，周紀(jì)華，高永生，倫怡馨，王再英;鋁合金熱塑性變形流動應(yīng)力及其數(shù)學(xué)模型[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;1996年03期

10 張宏波,葛蘊(yùn)珊,楊登峰,韓秀坤,張付軍;基于傳遞矩陣方法的排氣消聲器計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2004年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂超;梁小平;高永揚(yáng);王劍臣;岳雪梅;辛少波;;氧化鋁功能纖維的制備及其應(yīng)用[A];第六屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2006年

2 謝延翠;;485鋁合金復(fù)合板材的研制[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2007年

3 金永麗;李保衛(wèi);趙增武;武文斐;龔智軍;;氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉初期二次燃燒流場PIV測試研究[A];第二屆全國背散射電子衍射（EBSD）技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議暨第六屆全國材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

4 趙言誠;苑立波;;二維聲子晶體異質(zhì)結(jié)聲波導(dǎo)特性研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（10）[C];2007年

5 倪園;程建政;張德俊;周玉祿;;利用頻散補(bǔ)償法消除蘭姆波頻散效應(yīng)[A];2007'湖北·武漢NDT學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

6 徐國勝;崔覺梅;;聲波清灰對除塵效率的影響[A];第十屆全國電除塵、第二屆脫硫?qū)W術(shù)會議論文集[C];2003年

7 吳圣川;劉建華;;鋁合金激光-電弧復(fù)合焊的三維有限元模擬[A];湖北省暨武漢焊接學(xué)會成立二十五周年2005年焊接學(xué)術(shù)年會文集[C];2005年

8 楊善來;張學(xué)糧;史清宇;李鴻克;李亭;;鋁合金LF6攪拌摩擦焊工藝及性能研究[A];安徽省焊接技術(shù)交流會論文集[C];2006年

9 胡志海;劉傳紹;;超聲去應(yīng)力變幅桿設(shè)計(jì)及修正[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會年會之第12屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

10 馮中營;吳勝舉;周鳳梅;黃利波;;超聲及其聯(lián)用技術(shù)的殺菌效果[A];中國聲學(xué)學(xué)會2007年青年學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁武華;多層噴射沉積制備大尺寸耐熱鋁合金管坯的研究[D];中南大學(xué);2001年

2 呂瓊瑩;微機(jī)械壓電微電機(jī)原型機(jī)的研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2001年

3 羅震;鋁合金電阻點(diǎn)焊過程質(zhì)量檢測及控制方法的研究[D];天津大學(xué);2003年

4 蔣奇;管道缺陷漏磁檢測量化技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2003年

5 張穎;納米結(jié)構(gòu)型有機(jī)/無機(jī)復(fù)合微球的微凝膠模板法制備研究[D];陜西師范大學(xué);2003年

6 鄭祥明;膠接接頭強(qiáng)度及環(huán)境退化的超聲波無損定征[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

7 程曉敏;材料的滲碳層特性及其渦流測試系統(tǒng)的研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

8 易仕和;超聲速自由漩渦氣動窗口及其光學(xué)質(zhì)量的研究[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

9 熊正愛;高強(qiáng)度聚焦超聲治療子宮肌瘤的研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2003年

10 解文軍;聲懸浮優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王三德;納米銀溶膠中熱彈光聲信號的特性及液體中光穿透效應(yīng)時聲波的影響[D];陜西師范大學(xué);2000年

2 趙方芳;利用聲發(fā)射技術(shù)研究高聚物粘結(jié)炸藥的損傷與斷裂特性[D];中國工程物理研究院北京研究生部;2000年

3 張春霞;部分還原MnO_2和改性MnO的制備及電化學(xué)性能研究[D];新疆大學(xué);2001年

4 陳永祿;經(jīng)高效熔體處理的易拉罐用鋁材微觀組織與力學(xué)性能研究[D];福州大學(xué);2002年

5 郭華;基于PCI總線的虛擬超聲波探傷儀的實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2002年

6 趙蔚;全數(shù)字超聲診斷設(shè)備中高性能數(shù)字掃描變換系統(tǒng)的研制[D];西安電子科技大學(xué);2002年

7 吳勃;封閉空間高頻聲脈沖響應(yīng)場的計(jì)算機(jī)模擬[D];華北電力大學(xué);2002年

8 朱玉芳;小口徑管道無纜型超聲波檢測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2002年

9 朱旭寧;復(fù)頻聚焦超聲激活血卟啉對離體腫瘤細(xì)胞K_（562）及SW480殺傷效應(yīng)研究[D];陜西師范大學(xué);2002年

10 趙鋒;BFe30-1-1白銅管坯的熱型連鑄[D];廣東工業(yè)大學(xué);2002年

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅登林,丘泰球,盧群;超聲波技術(shù)及應(yīng)用(Ⅰ)——超聲波技術(shù)[J];日用化學(xué)工業(yè);2005年05期

2 李新濤;趙建強(qiáng);寧紹斌;李廷舉;李喜孟;金俊澤;殷國茂;;功率超聲對水平連鑄Al-1％Si合金凝固的影響[J];稀有金屬材料與工程;2006年S2期

3 馬立群,廖恒成;金屬熔體中高強(qiáng)超聲空化氣泡運(yùn)動的數(shù)值研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年04期

4 馬海峰,周桃生;壓電陶瓷機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q_m及其溫度穩(wěn)定性[J];湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年01期

5 劉全宏;代樂;齊浩;;超聲空化機(jī)理及其在抗癌領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志;2006年04期

6 朱昌平,馮若,何世傳,單鳴雷,張紅蘋;用三種方法研究雙頻超聲空化增強(qiáng)效應(yīng)[J];南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年01期

7 林仲茂;20世紀(jì)功率超聲在國內(nèi)外的發(fā)展[J];聲學(xué)技術(shù);2000年02期

8 陳思忠;我國功率超聲技術(shù)近況與應(yīng)用進(jìn)展[J];聲學(xué)技術(shù);2002年Z1期

9 馬雪花,蔣鑫元;壓電換能器導(dǎo)納圓圖的測定[J];天津科技大學(xué)學(xué)報;2004年02期

10 陳謙;鄒欣曄;程建春;;超聲波聲孔效應(yīng)中氣泡動力學(xué)的研究[J];物理學(xué)報;2006年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳先梅;瞬態(tài)單一聲空化氣泡的動力學(xué)過程及空化發(fā)光[D];中國科學(xué)院研究生院（聲學(xué)研究所）;2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王捷;單一超聲空化氣泡動力學(xué)過程的數(shù)值分析[D];陜西師范大學(xué);2006年

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 謝恩華;鋁合金超聲凝固溶池流場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2009年

相關(guān)機(jī)構(gòu)

>中南大學(xué)

相關(guān)作者

>謝恩華

《中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》電子雜志社有限公司
同方知網(wǎng)數(shù)字出版技術(shù)股份有限公司
地址：北京清華大學(xué) 84-48信箱 大眾知識服務(wù)
京ICP證040441號
互聯(lián)網(wǎng)出版許可證 新出網(wǎng)證（京）字008號
出版物經(jīng)營許可證 新出發(fā)京批字第直0595號

訂購熱線：400-819-9993 010-62982499
服務(wù)熱線：010-62985026 010-62791813
在線咨詢：
傳真：010-62780361
京公網(wǎng)安備11010802020475號

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金超聲凝固溶池流場數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：206430