基于eulerlagrange的发泡成型射料过程的数值模拟

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要干砂负压消失模铸造技术中模样是消失模铸造成败的关键，而泡沫珠粒的充填是获得优质泡沫模样的关键工序之一。泡沫珠粒在模具中充填不均或不密实会使模样出现残缺不全或融合不充分等缺陷，影响产品的表面质量。因此利用计算机对泡沫珠粒射料充填过程的流动场进行数值模拟，定量地了解射料过程的影响因素，有利于优化射料工艺、提高效率和减少废品。本文建立了基于欧拉-拉格朗日模型的考虑可压缩性影响的密相气固两相流的模型，比较全面系统地推导出含有10个未知变量的密相可压气固两相流的封闭的偏微分方程组，其中考虑了变密度的影响，为流场的数值分析奠定了坚实

2、的理论基础。本文建立了基于欧拉-拉格朗日模型的适用于密相可压气固两相流的数值解法。在建立压力修正方程时考虑了气相的可压缩性，使得这种修正方法可适用于变密度的各种情况。基于欧拉-拉格朗日模型，采用计算流体分析软件Fluent对发泡模具射料充填过程进行数值模拟。与物理模拟对比表明，数值模拟结果中的泡沫珠粒的流动趋势与实际情况基本上是一致的。关键词：消失模铸造气固两相流射料过程欧拉-拉格朗日模型数值模拟I华中科技大学硕士学位论文AbstractInlostfoamcasting,thefoampatternisthekeyqualification,an

3、dthefillingprocessisoneofthecrucialprocessestoensurethehighqualityofthefoampattern.Fillingwithoutuniformityanddensenesswillcausevariousdefectsandaffectthequalityofthesurface.Theinfluentialfactorsoffillingprocessarerealized.Andoptimizingfillingprocess,enhancingefficiency,decrea

4、singwasterandsoonareobtainedbythenumericalsimulationoffillingprocess.ThepartialdifferentialequationswhichisbasedonEuler-Lagrangemodelcontaining10variablesareestablishedsystematicallytocontroldensegas-solidtwo-phaseturbulentflowinwhichvariabledensityintwo-phaseturbulentflowhave

5、beentakenintoaccount,andthefoundationisthuslaidfornumericalanalysis.Anewalgorithmisproposedtosolvedensecompressiblegas-solidtwo-phaseflow.Thepressurecorrectionequationsofgaspressureisestablishedinwhichcorrectionofgasconcentrationisconsideredsothatitcanbeappliedtovariabledensit

6、ycase.BasedonEuler-Lagrangemethod,thefillingprocessissimulatedbyFluent,ananalysissoftwareofthecomputationfluiddynamics.Bycomparingtheresultofnumericalsimulationwiththeexaminations,itisfoundthatthefluidtrendoffoambeadsinthenumericalsimulationisaccordanttotheactualprocess.Keywor

7、ds:LostfoamcastingGas-solidtwo-phaseflowFillingprocessEuler-LagrangemodelNumericalsimulationII华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题的来源、目的和意义干砂负压消失模铸造技术(简称LFC)是新一代的精确铸造成型技术，被称为“代表21世纪的铸造新技术”，“使铸造技术在与其它成型方法和替代材料的竞争中立[1]于不败之地的一张王牌”。LFC在国外大规模的应用已有二十多年的历史，技术上逐步趋向成熟，生产规模和应用范围日益扩大。而国内十多年前才着手研究，目前还处于技

8、术开发的初级阶段，生产应用规模还比较小，铸件质量、品种和复杂程度与国际先进水平相比还有较大的差距。但从21世纪我国铸造业发