基于Fluent上注式铸轧AZ31镁合金温度场计算机数值模拟-论文.pdf

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1、基于Fluent上注式铸轧AZ31镁合金温度场计算机数值模拟ThetemperaturefieldnumericalsimulationofAZ31magnesiumalloybytoppouringcastrollingprocessbasedonfluent夏鲁朋，姬姝妍XlALu-peng．JIShu-yan(烟台工程职业技术学院，烟台264006)摘要：使用有限元方法，在Fluent中建立上注式铸~bAZ31镁合金过程的模型。通过不同铸轧条件对比模拟，研究工艺条件对铸轧区内温度场分布的影响，优化铸轧工艺参

2、数，为得到性能优良的AZ31镁合金板材提供理论依据。关键词：镁合金；铸轧；温度场；数值模拟中图分类号：TG249．7文献标识码：A文章编号；1009-0134(2015)07(上)-0035-03Ooi：10．396~cl／J．1ssn．1009-0134．2015．07(上)．100引言1)热扩散方程在直角坐标系下，热扩散方程如方程(1)所示。作为轻质金属材料，镁合金在汽车工业、航天业中起着不可替代的作用n】。与铝合金铸轧工艺相似，镁合丢[詈)+号(雾)+鲁(]+Q=c金铸轧过程中，因工艺参数不佳导致的微裂纹、

3、偏析、式中，k为导热系数，C为比热容，T为温度，Q为热带、晶粒粗大等后果对镁合金板带材性能影响极大。内热源，p为AZ31镁合金密度。通过对铸轧区域内的凝固过程分析可以了解复杂冷却情2)动量方程况下的内部温度变化，并能够找到有效方法避免铸轧缺式(2)～式(4)为Navier．Stokes方程在直角坐标系中的陷障~4】。改变参数进行铸轧实验会耗费大量的成本，对表述：铸轧区进行准确的建模及模型简化则可节省大量的财力及时间。本文通过Fluent软件，采用有限元方法对上注V一0x-一-等+u+u。0z(2)，式铸轧AZ31

4、镁合金过程进行数值模拟，研究工艺条件o对铸轧区内温度场的影响，优化工艺参数。gy,VZuy—_aL---等+u+u。竺0z(3)1建立模型一0z---0x+u+u0(4，)z上注式铸轧过程为液态金属从中间包沿水口流入式中H为动力黏度、P为压力，铸轧区I~AZ31镁合两个相对旋转的铸轧辊区域内，并与两侧的侧封形成一金熔体为各向同性的牛顿流体。个封闭区域。金属液在铸轧辊的搅拌及冷却下迅速凝3)湍流模型固，并在出口处铸轧成板带材。本实验模拟上注式铸对于上注式铸轧，其铸轧区内流体流动方式与水平*LAZ31镁合金工艺，铸轧

5、辊直径400mm，铸轧区高度式铸轧不尽相同。水平式铸轧以层流方式为主，而上注60mm，出口厚度即为板宽2mm0铸轧区宽度方向由于式铸轧则以湍流方式为主，即运动过程中流体质点相互混对称性，且在侧封处认为无热传递，因此铸轧区模拟宽合。本文使用的Ek-￡湍流模型方程如式(5)、式(6)所示。度定为10mm，以减小计算量。1．1数学模型=一毒+]篝]+[+]一c5模型采用直角坐标系建模，上注式铸轧过程满足热=一杀[(+鲁]+qOxift,Ox~+]一簧c6扩散方程、动量方程，且采用Ek．￡．湍流模型，现对数学模型描述如下

6、：方程中为湍流的粘度系数，而式中Cl=1．44、收捕日翔：2015-03-17基金项目：中国职业技术教育学会科研规划项[]2014---2015年度课题(201415Y16)；烟台市科技计划项目(2014GX037)作者简介：夏鲁朋(1981一)，男，山东曲阜人，讲师，硕士，研究方向为计算机应用和自动控制技术。第37卷第7期2015-07(上)[351