低压铸造充型过程流场计算数值模拟

目的 研究低压铸造充型过程流场数值模拟的理论与方法。方法 根据流体力学和低压铸造特点,建立低压铸造条件下的控制方程,求解方法、初始条件、边界条件。结果 利用建立的数学模型开发了流场模拟软件,并应用于一试验件。结论 所建立的数学模型及开发的软件证明是正确的。     

低压铸造充型过程的数值模拟技术

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型。采用SOLA-VOF算法对模型进行求解,其中SOLA法用于求解流体的速度场和压力场,VOF法用于处理自由表面。采用UG软件进行铸件三维造型,采用ProCAST软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性。     

低压铸造流场温度场耦合计算的研究

目的　对低压铸造流场与温度场进行耦合计算的研究,使温度场的计算更加符合客观实际.方法根据低压充型过程的特点,利用计算机模拟技术对其进行模拟.结果　对低压铸造流场与温度场耦合进行了模拟,并且对模拟结果进行分析和总结.结论　耦合模拟结果符合实际情况,模拟方法正确合理.     

铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的　对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算 .方法　建立铸造充型过程紊流流场的 k-ε数学模型 ,结合实际情况对各种边界条件进行适当处理 .结果　模拟结果同实际情况比较吻合 .结论　 k-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟 ,从而为铸造工艺的优化提供实用依据     

低压铸造流场温度场耦合计算的研究

目的 对低压铸造流场与温度场进行耦合计算的研究，使温度场的计算更加符合客观实际，方法 根据低压充型过程的特点，利用计算机模拟技术对其进行模拟。结果 对低压铸造流场与温度场耦合进行了模拟，并且对模拟结果进行分析和总结。结论 耦合模拟结果符合实际情况，模拟方法正确合理。     

铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的 对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算。方法 建立铸造充型过程紊流流场的κ-ε数学模型，结合实际情况对各种边界条件进行适当处理。结果 模拟结果同实际情况比较吻合。结论 κ-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟，从而为铸造工艺的优化提供实用依据。     

模糊控制在低压铸造液面加压控制系统中的应用

目的解决低压铸造过程的不确定性、时变性，改进传统的控制对动态的加压系统有时难以获得满意的控制效果的不足．方法对模糊控制在低压铸造液面加压控制系统中的可行性进行理论分析，将模糊控制方法应用于低压铸造系统中，结合模糊控制策略设计了由PLC、平板电脑、组合阀组成的低压铸造控制系统．结果与以往的控制效果相比较，整个系统工作具有稳定、可靠、跟踪精度高、快速的特点，模糊控制的各项控制指标效果都优于PID控制．结论模型的建立是合理的，可以解决低压铸造中动态时变系统难以建立精确数学模型的难题，经实际验证，模糊控制的各项指标都优于PLD的控制指标．     

数据可视化在流场数值模拟中的应用研究

针对铸造软件流场数值模拟中存在的问题,利用双线程结构将流场数值模拟与数据可视化分开,实现数值模拟与数据可视化的同步.开发了流场数值模拟可视化组件,该组件也可用于铸件凝固过程数值模拟.数据可视化技术在流场数值模拟中的应用有效地提高了流场数值模拟过程的透明度和实时交互性.     

数据可视化在流场数值模拟中的应用研究

针对铸造软件流场数值模拟中存在的问题，利用双线程结构将流场数值模拟与数据可视化分开，实现数值模拟与数据可视化的同步、开发了流场数值模拟可视化组件，该组件也可用于铸件凝固过程数值模拟，数据可视化技术在流场数值模拟中的应用有效地提高了流场数值模拟过程的透明度和实时交互性。     

铸造过程计算机数值模拟的国内外研究概况

铸造过程计算机数值模拟技术是当今公认材料科学的重要前沿领战．本文从铸造充型过程数值模拟、缩松缩孔的预测、应力场数值模拟、热裂的判定、微观组织模拟及凝固模拟软件的开发等六个方面简要介绍了国内外铸造过程计算机数值模拟的概况．     

等离子体弧流数值模拟的研究进展

等离子体弧流的数值模拟研究对其在工业中的应用有重要的意义。详细阐述了等离子体弧流数值模拟研究的发展过程,主要包括自由等离子体弧流和约束等离子体弧流2方面的研究进展,对应用ANSYS等数值分析软件建立等离子体弧流数学模型求解流体的温度场和速度场的方法进行了描述,综合考虑等离子体弧流的流动状态和三维约束等离子体弧流的数值模拟可能是未来的重要研究方向。     

Investigation of Barree-Conway non-Darcy flow effects on coalbed methane production

Coalbed gas non-Darcy flow has been observed in high permeable fracture systems,and some mathematical and numerical models have been proposed to study the effects of non-Darcy flow using Forchheimer non-Darcy model.However,experimental results show that the assumption of a constant Forchheimer factor may cause some limitations in using Forchheimer model to describe non-Darcy flow in porous media.In order to investigate the effects of non-Darcy flow on coalbed methane production,this work presents a more general coalbed gas non-Darcy flow model according to Barree-Conway equation,which could describe the entire range of relationships between flow velocity and pressure gradient from low to high flow velocity.An expanded mixed finite element method is introduced to solve the coalbed gas non-Darcy flow model,in which the gas pressure and velocity can be approximated simultaneously.Error estimate results indicate that pressure and velocity could achieve first-order convergence rate.Non-Darcy simulation results indicate that the non-Darcy effect is significant in the zone near the wellbore,and with the distance from the wellbore increasing,the non-Darcy effect becomes weak gradually.From simulation results,we have also found that the non-Darcy effect is more significant at a lower bottom-hole pressure,and the gas production from non-Darcy flow is lower than the production from Darcy flow under the same permeable condition.     

大型注水系统的运行、计算和控制

提出了大型注水系统的一套完整的建模和计算方法,用系统辨识、多层曲线拟合和机理分析相结合的方法建立了大型注水系统的模型。为了解这种巨型多源多汇系统,提出了注水系统压力分布中的压力谷的新概念,并按压力谷分布将整个注水系统分解为一系列子系统,然后应用大系统理论中的关联平衡法进行迭代,由于压力谷之间耦合较弱,我们给出了一种非常简单的迭代算法,这种算法收敛速度快,计算精度高,上述算法已编成软件,可以按配注方案计算备注水站启泵台数及运行压力,能显著减少配注误差和注水能耗。     

大型注水系统的运行、计算和控制

提出了大型注水系统的一套完整的建模和计算方法,用系统辨识、多层曲线拟合和机理分析相结合的方法建立了大型注水系统的模型。为了解这种巨型多源多汇系统,提出了注水系统压力分布中的压力谷的新概念,并按压力谷分布将整个注水系统分解为一系列子系统,然后应用大系统理论中的关联平衡法进行迭代,由于压力谷之间耦合较弱,我们给出了一种非常简单的迭代算法,这种算法收敛速度快,计算精度高,上述算法已编成软件,可以按配注方案计算备注水站启泵台数及运行压力,能显著减少配注误差和注水能耗。     

五流连铸机中间包结构研究

应用湍流流动的数学模型研究五流连铸机中间包内钢液的运动,对某厂五连铸机中间包的流场作了模拟和分析,结果表明,该中间包存在一些问题,指出了改进的方向。     

压铸模具温度场的数值模拟研究

在压铸模具传热过程合理简化的基础上,建立了压铸模具温度场的数学模型。采用商用软件ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ作为前处理软件,ＣＯＳＭＯＳ作为后处理软件,实现了对复杂压铸件模具的三维造型,网络剖分及模拟结果显示。运用直接差分法开发了相应的温度场软件,为进一步研究压铸模具热应力场奠定了基础。     

Application of Computational Fluid Dynamics to analysis of metallurgical process for continuous casting tundishes

A series of simulations by mathematical and physical modeling on fluid flow, mass and heat transfer in continuous casting tundishes have been carried out. It was found by computational fluid dynamics (CFD) simulation that in most cases tundish flow must be treated as a non-isothermal reactor due to the existence of temperature difference between the transport ladle and the tundish. The critical conditions when the non-isothermal flow in the tundish can not be neglected have been found by CFD simulation and water modeling. A direct measurement in a 40 t tundish has confirmed the simulation results.     

考虑能量方程影响的燃气管道流动特性分析

采用特征线法对高压燃气长输管道非稳态流动的数学模型进行了数值求解,考虑能量方程和城市用气规律,对燃气管网非稳态流动问题从理论上进行了分析,解决了由于忽略能量方程所带来的计算精度低的问题,编制出了用户负荷随时间变化时,压力、温度、流量沿管线分布的动态模拟程序,并给出了计算实例。