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铸件充型凝固过程数值模拟前后处理技术研究

关洋  
【摘要】:在铸件充型凝固数值模拟系统中,前处理模块为所有后续模块提供计算所必须的网格信息,是进行数值分析的前提与基础,其性能的好坏直接影响到整个系统的实用性及计算的准确性。后处理模块(计算结果的可视化)显示所有用户关心的模拟结果,为用户进行工程决策提供正确的依据。因此,前、后处理模块在整个模拟系统中占有重要位置。 本文在本所开发的SRIFCAST软件前后处理技术的基础上,借鉴国外成熟商品化软件具有的功能,通过查阅国内外大量相关资料,以Visual C++6.0为平台,采用全新的算法及OpenGL技术,重新开发出了一套基于STL文件的先进的前后处理软件。本文在进行网格剖分时,通过对实体逐层求取轮廓线,并借鉴计算机图形学中的扫描线填充技术,完成了对多材质三维实体系统的更快速和更准确的有限差分网格剖分;利用OpenGL技术实现了对STL实体和剖分后的网格实体的线框模型或实体模型显示:并通过简化软件界面操作,使用户可直接通过鼠标点击或拖动实现对三维实体的平移、旋转、缩放及沿X、Y、Z方向剖切实体等功能;在显示剖分后的网格实体时,首次提出了对“缝补现象”的处理方法,改善了图形的显示效果;提出并开发了用鼠标自动选择充型计算入流边界单元的方法,不仅使边界条件输入操作更方便,同时也简化了实体造型过程;开发出的三维“色温图”和“矢量图”显示技术可静态显示充型凝固过程不同时刻的温度场和充型过程不同时刻的速度场,开发出的动画技术可使用户在计算机屏幕上从任意角度观察铸件充型凝固过程三维动态过程预测结果。 将开发出的前后处理软件分别在实际生产中的底环本体、叶轮、标准试验件等铸件上进行了应用,并将运行结果与应用国外成熟商品化软件产生的结果进行了对比。结果表明,该软件是可靠的、有效的和实用的。


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