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铸件充型过程数值模拟

蒋永  
【摘要】:本文通过分析金属液体流动的规律,建立铸件充型流动的三维数学模型。对控制方程组的离散采用了交错网格的离散网格和有限差分法的离散方法,解决了棋盘形压力场和波形速度场问题。通过协调三维数组下标和离散后变量位置之间的关系,解决了将四套网格系统的数据存储在一个数据结构中数据访问的问题,增强了程序的可读性,方便了程序的编写。依据SOLA法建立充型过程流场计算的流程图。对体积函数采取了三维坐标下的迭代求解,解决了VOF法求解时过于繁杂问题,简化了计算过程。以连续性方程和动量方程为基础,对表面单元在充满后流体62种合理的流出状态分别进行了处理,解决了只用连续性方程处理自由表面速度边界问题时误差过大问题,提高了计算精度。 本文把数值模拟计算中经常用到的各种材质的热物性参数集中在一起,用ADO技术建立了热物性数据库,用户可以对各种材质的热物性参数进行添加、修改、删除和查询操作,不仅提高了工作效率,而且更加方便了用户对各种材质的热物性参数的管理。还可以对用户的权限进行限制,增强了数据的安全性。 本文以Microsoft Visual C++6.0作为开发平台,在Windows环境下采用面向对象编程方法编写了铸件充型过程的流场数值模拟软件,本软件具有界面友好,易于操作的特点。把模拟计算的结果与Benchmark实验结果进行对比,二者基本吻合,证明本文开发的软件基本能客观反映充型流动的规律,可用于铸件充型过程模拟中。


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