凝固过程数值模拟中的潜热处理方法

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1、舒适VoJ50No．7FOUNDRY山l2001凝固过程数值模拟中的潜热处理方法周建兴，刘瑞祥，陈立亮，林汉同(华中科技大学材料学院铸造所，湖北武汉430074)摘要：丰文舟绍了凝固过程数值模拟中潜热处理的几种方法．简单比较了它们的优缺点。提出了把等价比热客法应用到纯盎属、共晶告盎以及窄凝固区间音盘的潜热处理上的观点。并完善了其温度棱正方法。关键词：数值模拟；潜热处理；温度回升法；等价比热容法；热焓法；温度校正中图分类号：TG111．4-39文献标识码：A文章编号：1001．4977(2001)07．0404．04TheApproach

2、esofLatentHeatTreatmentZHOUJian-xing。LlURui-xiang，CHENLi-liang，LINHen-tong(HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China)Abstrect：Howtodealwithlatentheatisinvestigated．Equivalentspecificheatmethodisregardedasaneficientmethodamongthegenerallaten{heattre

3、atmentsmethodsuchaStemperaturecompensationmethodandenthalPYmethod．Anewviewpoint，{oapplytheequivalentspecificheatmethodonpuremetal，eutecticalloysandalloyswithnarrowsolidificationrange，isputforwardwithconsiderationsofallpossibleaspectsforemendingthetemperaturedownthroughth

4、esolidificationrange．Keywords：numericalsimula{ion；latenthea{treatment；temperaturecompensationmethod；equivalentspecificheatmethod；enthalpymethod；temperatureemendation凝固过程数值模拟始于20世纪60年代，从最初^——导热系数，w／m·K的温度场模拟到流动场模拟、应力场模拟以及组织模、、z——三维空间坐标，TII拟，从简单的2维模拟到复杂的3维模拟，研究者都常用的潜热处理方法有

5、温度回升法、等价比热容必须面对——如何恰当地处理潜热问题[i-s~。法和热焓法。1．1温度回升法1潜热处理方法[’)凝固开始的一段时间内，固相不断增多，但温度潜热释放是凝固过程区别于一般导热过程的显著基本上保持在熔点附近，这是由于所释放的潜热补偿特点。由于潜热释放，会明显降低铸件的冷却和凝固了传热所引起的温度的下降。由于热量的多少常以单速度，傅立叶方程由于潜热的释放，实际变成了具有元体的温度变化来表示，因此可将这部分热量折算成内热源的温度场。所能补偿的温度下降，加到温度计算中去。体积为AV的液态金属凝固时所释放的潜热为c一誓=c罄+等+

6、等△Q=pLAV，如果这部分热量用于提高自身温度，式中p——密度，kg／m则温度应升高△T=zxolFzxy。潜热释放也可以用f——此热容，J／(1【g-K)固相率()的增加来判断，当zf,=1时说明凝固L——潜热，J／kg结束。——固相率该方法是将金属凝固所释放的潜热来使单元体自T——温度．℃身温度做相应回升，适用于处理熔点温度恒定材料——时间。S(如纯金属或者共晶合金)的潜热释放过程。收稿日期：2001~1214收到韧穑．2001—0301收到修订稿。怍者简介；周建兴(1975一)，胡南邵阳人，博士在读．主要从事铸造数值模拟方面研究

7、。ing[A]GobelM，TeixeiraJC．eds．GrapbJ~~M0d她andW~ual-[3]PostFH，wa1乱町T．F1u~dflow_】ali[A]H，izafioninScienceandTechnology[c]Spfinger-Verlag，1903MullerH，NiebonGM，edsFocus∞Sckmti~Visuellzeticm[c]．[2]唐泽圣，等三维数据场可视化CM]北京：请华大学出版社，SpVedag，19031909(编辑：朱文高)甘连周建兴等：凝固过程数值模拟中的潜热处理方法1．2等价比

8、热容法对于凝固区间太小的合金，假想扩大其凝固区比热容是指单位质量物体降低单位温度所释放的问，该假想凝固区问的液相线温度丁．和固相线温热量。单位质量金属在凝固温度范围内降低单位温度度丁可由公式(3c)、(3d