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《华中科技大学》 2008年
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铸造充型过程气液两相流动数值模拟的研究

郝静  
【摘要】: 气液两相流动数值模拟技术是近几年来计算流体力学(CFD)领域研究的热点和前沿。本研究将计算流体力学最新方法,应用于铸造充型过程气液两相流动的数值模拟,对于深化铸造仿真技术和提高预测水平具有重要的理论意义和实际应用价值。 精确描述相间运动界面的变化是模拟铸造充型过程气液两相流动的前提和基础。本研究采用新的界面追踪技术Level Set方法描述铸造气液两相界面,并利用高精度离散格式求解界面输运方程。在此基础上,发展了新的适用于铸造充型过程气液两相流动的SOLA-Level Set算法。该算法改进了传统的SOLA方法使其具备求解可压缩气体运动方程的能力,使用Ghost Fluid方法解决了气液两相界面处密度跨越较大易引起的计算发散问题。 为了验证本研究算法模拟铸造气液两相流动的能力,采用了实验验证与软件验证相结合的方法。利用水力学相似原理设计了水模拟实验方案,实验与计算结果基本一致,表明该算法可以准确处理气液两相流动过程中的复杂界面变化,能够适用于密度跨越较大的气液两相流动计算。利用现有商业化软件FLUENT与自行开发系统进行模拟对比,验证了自行开发系统的正确性和可靠性。 高温液态金属的充型过程总是伴随着热量的散失,欲准确模拟铸造气液两相流动过程,流动场与温度场耦合计算是必需的。本文建立了铸造气液两相流动场与温度场耦合计算的数学模型,编制了铸造气液两相流动传热耦合软件。 为了检验本文算法在三维复杂边界条件下的稳定性和可靠性,并分析两相流计算与单相流计算的异同,采用国内知名铸造商业软件华铸CAE进行计算对比。分别采用华铸CAE和本文算法对实际铸件的生产工艺进行了模拟分析,对比两种计算的充型过程,表明气液两相流动算法能够准确模拟形状较为复杂的实际铸件的充型过程,该算法不仅反映了型腔背压对液体流动的影响,而且可以定量预测卷气形成过程,比单相流计算更能准确再现铸造充型过程的复杂现象。本文提出的气液两相流动数值模拟方法对铸造生产具有较强的理论意义和实用价值。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG211

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【引证文献】
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1 冯璐;张朝晖;巨建涛;;Fluent软件在铸造领域中的应用[J];热加工工艺;2013年09期
2 周建新;;铸造计算机模拟仿真技术现状及发展趋势[J];铸造;2012年10期
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1 牛晓峰;镁合金挤压铸造过程数值模拟技术研究[D];太原理工大学;2011年
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1 邓斌;气液两相流三维自由面流动问题的数学模型研究[D];长沙理工大学;2010年
2 张明远;基于Projection方法的铸造充型过程数值模拟[D];华中科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尚俊玲;陈维平;朱权利;李元元;;中国铸造行业可持续化发展的思考[J];材料导报;2007年05期
2 袁政强,祝家麟;边界元中三维重调和方程的精确积分法[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年04期
3 李会雄,杨冬,陈听宽,罗毓珊,汤敏;Level Set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用[J];工程热物理学报;2001年02期
4 李会雄,邓晟,赵建福,陈听宽,王飞;LEVEL SET输运方程的求解方法及其对气-液两相流运动界面数值模拟的影响[J];核动力工程;2005年03期
5 陈菲,张梦萍,徐胜利;运动激波和气泡串相互作用的初步数值模拟[J];计算物理;2004年05期
6 刘 全,张晓轶,水鸿寿;数值模拟界面流方法进展[J];力学进展;2002年02期
7 袁德奎,陶建华;用Level Set方法求解具有自由面的流动问题[J];力学学报;2000年03期
8 谷汉斌,李炎保,李绍武,张庆河;界面追踪的Level Set和Particle Level Set方法[J];水动力学研究与进展(A辑);2005年02期
9 ;THREE DIMENSIONAL NONLINEAR NUMERICAL MODEL WITH INCLINED PRESSURE FOR SALTWATER INTRUSION AT THE YANGTZE RIVER ESTUARY[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2000年01期
10 陶建华,谢伟松;用LEVEL SET方法计算溃坝波的传播过程[J];水利学报;1999年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 于普兵;二维浅水水流数值模拟技术研究[D];南京水利科学研究院;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
2 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
3 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
4 王晓璐;黄大宇;;节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析[J];四川建筑科学研究;2010年04期
5 周传辉;吴银光;陈华良;;双层皮玻璃幕墙风口的确定[J];四川建筑科学研究;2011年02期
6 陈威;张爱国;刘倩;戴青;;含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
7 郭大勇;关勇;贾洪明;张晓光;齐兵;;厚板坯连铸结晶器流场数值模拟[J];鞍钢技术;2006年01期
8 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十三讲 连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期
9 张飞,汪继文;一维溃坝问题的间断Galerkin方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年02期
10 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 李金海;张松林;;磁流变液的颗粒沉降理论分析与实验[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
3 高峰;李玉海;;三种侧送风方式下室内气流组织的数值模拟与分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
4 田陆;黄郁君;杨建桃;;轻压下在板坯连铸中的生产实践[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年
5 王瑞春;曹志佳;白彦华;李荣德;;脉冲电流对铝及铝合金凝固过程作用的研究综述[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
6 宋彬;;CASTSoft CAD/CAE技术在铸造工艺设计中的应用[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
7 栾卫涛;李永安;;空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
8 蔡明庆;刘学来;李永安;;直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
9 王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;;地源热泵岩土热响应测试影响因素分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
10 陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;;长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
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1 陈艺冰;多介质流体力学计算的GKS方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 赵彬彬;基于G-N理论的三维非线性水波数值模拟方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 顾璇;近地/海运动过程中的空气动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张大明;输煤巷道煤尘运移规律及治理技术研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 付天光;逐孔起爆技术应用基础研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
10 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
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1 张战锋;塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟[D];华中农业大学;2010年
2 张艳利;局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究[D];河南理工大学;2010年
3 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 任健;辐射热传导方程九点格式的研究与应用[D];中国工程物理研究院;2010年
5 吴蒙;浇注工艺对薄壁铝合金真空差压充型影响的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 蒋晶晶;糙率变化对圣维南方程组数值解的影响[D];郑州大学;2010年
7 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 丁铜伟;强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘佳;非能动安全系统换热器的强化传热方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 苗信成,李激光;铸件内部质量计算机数值模拟预报[J];鞍山钢铁学院学报;1999年02期
2 吴岳壹;王进华;费良军;沈建明;陈敏;陈耘;周灵展;朱秀荣;;铸造成型局部加压补缩控制系统设计和应用实例[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
3 马欣宇;范云波;陈敏;余艳;朱秀荣;侯立群;;前缸盖的间接挤压铸造技术研究[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
4 谢恩华;李晓谦;;超声波熔体处理过程中的声流现象[J];北京科技大学学报;2009年11期
5 费晓璐,张志广,李银波;基于Visualization Toolkit的数字化人体骨骼系统的重建与可视化[J];北京生物医学工程;2002年04期
6 张志荣,赵峰,李百齐;绕船体粘性自由面流动的数值计算(英文)[J];船舶力学;2002年06期
7 张舒娟;侯华;杨晶;毛红奎;;充型过程的数值模拟技术[J];材料导报;2007年03期
8 李会雄,杨冬,陈听宽,罗毓珊,汤敏;Level Set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用[J];工程热物理学报;2001年02期
9 袁明豪;杨燕华;李天舒;胡志华;;基于VOF方法的带相变的自由界面的计算[J];工程热物理学报;2007年06期
10 李秀梅;吴锋;黄哲华;;PCG法的理论解释及在结构分析中的应用[J];广西大学学报(自然科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 唐红涛;周建新;汪洪;刘昕;廖敦明;;基于KBL技术的铸造工艺数字化平台研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
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1 龙文元;铝合金凝固过程枝晶生长的相场法数值模拟[D];华中科技大学;2004年
2 丁恒敏;铸造合金的微观组织模拟[D];华中科技大学;2005年
3 刘晶峰;过冷熔体枝晶生长的计算机模拟仿真[D];华中科技大学;2006年
4 裴继斌;船用钢板激光弯曲成形机理及成形规律的研究[D];大连理工大学;2008年
5 姜俊侠;消失模铸造泡沫珠粒充填过程数值模拟[D];华中科技大学;2008年
6 明平剑;基于非结构化网格气液两相流数值方法及并行计算研究与软件开发[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 孙文静;膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D];上海大学;2009年
8 王足;连续介质力学中某些物理量的近似和大变形弹塑性定义的比较[D];北京交通大学;2010年
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1 胡艳;CPU散热片的设计及模拟[D];沈阳理工大学;2010年
2 周浩;ZK60镁合金等通道角加工组织分析和数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2010年
3 金常忠;基于ANSYS的铸件充型凝固过程数值模拟[D];天津理工大学;2011年
4 应新法;凸式冲头挤压铸造挤压力研究[D];浙江工业大学;2010年
5 赵文侠;短纤维增强铝基复合材料制备工艺与性能研究[D];河南科技大学;2010年
6 陈席国;铝合金液态模锻数值模拟及缺陷预测[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 赵风雷;半固态电磁搅拌对ZA27合金组织及性能的影响研究[D];昆明理工大学;2002年
8 雷玲;低压铸造铸件充型凝固过程数值模拟[D];西安理工大学;2005年
9 方杰;VOF方法在水利水电工程中的应用和探索[D];河海大学;2005年
10 侯君;大高径比ZA27合金铸件挤压铸造过程数值模拟[D];沈阳工业大学;2005年
【二级引证文献】
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1 马月月;王颖;;基于ANSYS/CFX的截割减速机内气液两相流油液流动模拟[J];煤矿机械;2013年05期
【二级参考文献】
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1 廖海东,孙承纬,李永池,杨礼兵;有限厚度流体层界面运动Rayleigh-Taylor不稳定性的数值模拟[J];爆炸与冲击;1999年02期
2 梁晓云,罗立民,曾卫明;基于Level set方法的医学图像分割[J];电路与系统学报;2003年06期
3 王其东;IT技术在铸造生产的应用及发展[J];工程建设与设计;2004年11期
4 李会雄,杨冬,陈听宽,罗毓珊,汤敏;Level Set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用[J];工程热物理学报;2001年02期
5 陈平;清洁生产指标评价方法[J];化工环保;2004年01期
6 刘学欣;郭静;;清洁生产在铸造业应用初步分析[J];环境保护科学;2006年01期
7 张华,王西彬;火炸药的绿色制造过程评价[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年01期
8 祝家麟;用边界积分方程法解平面双调和方程的Dirichlet问题[J];计算数学;1984年03期
9 胡茂丰;我国铸造设备的现状与思考[J];机械工人(热加工);2004年03期
10 柳百成;面向21世纪的铸造技术[J];科学中国人;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 吴时强;剖开算子法解三维粘性流动问题的研究[D];南京水利科学研究院;2001年
2 周杰;河口粘性泥沙输运数值模拟[D];河海大学;2005年
【相似文献】
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1 林国荣;铸件形成过程计算机数值模拟的发展及应用[J];现代铸铁;2001年02期
2 R.Babaei;N.Hatami;K.Asgari;N.Varahram;P.Davami;;数值模拟铸件充型过程中的液/固两相流动[J];铸造;2006年04期
3 薛莉;毛红奎;徐宏;施得运;;铸造充型过程的数值模拟研究现状及发展[J];热加工工艺;2010年03期
4 郝静;陈立亮;周建新;;Level Set方法在铸造充型过程数值模拟中的应用[J];铸造;2008年04期
5 高志强,邱伟,柳百成;铸造充型过程流场模拟及实验验证[J];安徽工学院学报;1997年04期
6 仇春荔;陶盼;廖恒成;孙国雄;;浇注速度对铸件充型过程流场影响的数值模拟[J];铸造;2007年11期
7 闫金,张希俊;铸件充型过程数学模型的离散[J];昆明理工大学学报(理工版);2004年02期
8 柳百成;铸件充型凝固过程的数值模拟研究在国际学术界已占有一席之地[J];中国机械工程;1999年09期
9 许俊杰,赵国平,蒋宗宇;铸造 CAD 应用及研究进展[J];江苏理工大学学报;1998年02期
10 罗超,李殿中,李强,武胜,王震宏,王志刚,康秀红;U-2Nb合金凝固过程的计算机模拟[J];铸造;2004年06期
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1 高嵩;尤云祥;李巍;胡天群;;下倾管-立管严重段塞流数值模拟[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
2 潘峰;宋传学;刘星;;组合式空调机流场温度场数值模拟[A];第十二届全国冷(热)水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2005年
3 陈成军;谢若泽;;内部填充泡沫铝的圆柱壳屈曲数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
4 曹先凡;秦延龙;聂冬;孙建伟;孙昭晨;;海底管道冲刷的数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 武海军;陈利;王江波;张庆明;;反应装甲对射流干扰的数值模拟研究[A];第七届全国爆轰学术会议论文集[C];2006年
6 顾明言;刘旭辉;董红岩;;高炉混合喷吹煤粉与废旧轮胎的数值模拟[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)[C];2009年
7 詹杰民;黎建峰;李志伟;陈琳琳;;某氯消毒的污水处理厂输送排放系统数值模拟方法的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 吕昶;薛元德;沈碧霞;;RTM工艺不同注射方式的充模过程分析[A];第十二届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1997年
9 蔡烽;刘启林;缪泉明;;双峰谱海浪的数值模拟技术研究[A];2007年度海洋工程学术会议论文集[C];2007年
10 蔡烽;石爱国;缪泉明;;双峰谱海浪模型及其数值模拟[A];2008船舶安全管理论文集[C];2008年
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1 通讯员 何新华 裴新颜;情系土家[N];长江日报;2005年
2 记者 刘伟兵;东莞康达与华中科大开展全面产学研究合作[N];民营经济报;2008年
3 江华柯;华中科技大学“盘点”无形资产[N];光明日报;2001年
4 肖坤;实现5000亿次的突破[N];中国电脑教育报;2007年
5 记者 刘锋;华中科大苏州研究院落户苏州科技城[N];科技日报;2007年
6 耿俊伟覃璇 本报记者 赵凤华;华中科大:十年“学研产”创新生力军[N];科技日报;2007年
7 周前进耿俊伟;让“基于问题的学习方法”教学更规范[N];健康报;2008年
8 本报记者 张真弼 通讯员 周前进;高扬创新的旗帜[N];中国教育报;2003年
9 张诚;心血管内科的学科带头人[N];科技日报;2004年
10 记者 张辉、通讯员 李志刚、顾丹;我省考生年龄最大67最小18[N];湖北日报;2006年
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1 郝静;铸造充型过程气液两相流动数值模拟的研究[D];华中科技大学;2008年
2 曹文炅;铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D];华南理工大学;2011年
3 孙斌;基于HHT与SVM的气液两相流双参数测量[D];浙江大学;2005年
4 付静;气井井下气液分离回注技术研究[D];中国石油大学;2009年
5 许燕斌;基于电阻成像技术的水平管气液两相流研究[D];天津大学;2009年
6 庞力平;气液两相流联箱中流量分配的理论和实验研究[D];华北电力大学(北京);2010年
7 姚秋萍;动载作用下管内气(汽)—水两相流动及其沸腾换热研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 岳伟挺;基于文丘里管的气液两相流参数检测方法研究[D];浙江大学;2004年
9 金宏彬;纤维束冲击拉伸的数值模拟[D];东华大学;2005年
10 王栋;分流分相式气液两相流体流量计[D];西安交通大学;2000年
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1 孙秀君;油气分离器数值模拟与分离性能研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 温作铭;基于流体力学的覆冰地区用复合绝缘子伞裙结构研究[D];重庆大学;2007年
3 姚子生;液力偶合器部分充液两相流动数值模拟与分析[D];吉林大学;2008年
4 茅俊杰;气液两相流管道冲刷腐蚀的研究[D];山东大学;2012年
5 侯峰起;铸件充型过程三维数值模拟[D];内蒙古工业大学;2005年
6 于跃飞;金属基体上超疏水表面的制备及微/细通道内气—液两相流动的研究[D];大连理工大学;2006年
7 程旭丽;气液两相流流型在线识别系统[D];东北电力大学;2006年
8 杨春娣;曝气生物滤池中曝气方式对污水处理效率的影响研究[D];西安理工大学;2008年
9 贾宁洪;网格自适应在两相流数值计算中的应用[D];南京航空航天大学;2007年
10 王岩;欠平衡钻井气液两相流动态模拟研究[D];大庆石油学院;2009年
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