Numerical Simulation of Semi-solid Mould Filling Using SOLA-VOF Technique

A software code based on SOLA-VOF algorithm is developed for numerical simulation of mold filling of semi-solid metals.The semi-solid mould filling processes of A356 and AZ91D are studied based on the Power-Law viscosity model and constant viscosity model,respectively.Test molds with different thicknesses and shapes were chosen to validate the software code.The simulated mould filling sequence shows a good agreement with the experimental results.The viscosity distribution is also calculated and plotted with a post-processor.The results show that the software code can offer an effective understanding for semi-solid mold filling processes.

用改进的 SOLA-VOF 法模拟铸造充型过程

铸造充型过程对铸件质量的影响很大，文中对流体充型过程的数值模拟做了研究。以ＳＯＬＡ－ＶＯＦ法为基础提出了改进算法。在三维自由表面处理上，提出一种简单而实用的方法，对原算法的累积流量误差做了修正，方程求解改用预处理共轭梯度法，保证了解的收敛性。为了模拟紊流现象，引入了Ｋ－ε双方程模型，用实验验证这些改进的效果，又用国际会议的标准检验实验进行了验证，着重于紊流现象的分析，模拟结果与验证实验吻合较好。

连铸结晶器液位波动的数值模拟

应用SOLA—VOF方法研究了板坯连铸结晶器自由表面的形状及钢水流动行为,计算得出了具有实际物理意义的液位波动值。通过数值模拟浸入水口出流角度及出流速度对液位波动的影响关系,指出液位波动的波形与回流区大小及位置密切相关,并分析了液位波动的形成原因。

铸件充型过程数值模拟的实验验证及工程应用

采用SOLA VOF法 ,开发了Windows98/NT环境下的铸件充型过程数值模拟软件FT FLOW ,模型中考虑了紊流流动。用标准测试件和阶梯试件对软件进行了验证 ,实验结果与数值模拟结果比较吻合。目前 ,铸件充型过程数值模拟软件FT

液态金属充型过程三维流动场数值模拟

基于有限差分法建立液态金属充型过程流动计算的数学模型,使用SOLA-VOF数值模拟技术开发液态金属充型过程三维流动场数值模拟分析软件.然后,利用该软件计算标准实验铸件充型过程的三维流动场,结果与经典算例近似,表明该软件关于流场的计算精度较高.

电磁泵充型过程数值模拟技术研究

介绍了电磁泵充型过程的工作原理及特点,以SOLA-VOF法为基础建立数学模型,对电磁泵充型过程进行数值模拟,采用水力模拟试验验证建立的数学模型。结果表明,计算结果与实验结果相吻合。

低压铸造充型和传热过程的数值模拟

采用有限差分的方法,在Windows 95/98平台上开发了三维铸造充型过程流场和温度场模拟的软件Expert,对于流场的模拟采用SOLA-VOF算法。采用压力场和速度场的全局迭代方法,有效地改善了充型状态,缩短了计算时间。应用此软件对Benchmark试块和其他的低压铸造实际零件进行了模拟分析,结果与试验比较吻合。试验表明,该系统能达到优化铸造工艺设计的目的。

薄壁件反重力充型流场的三维数值模拟

介绍了三维SOLA－VOF法的基本原理，以及自由表面和表面张力引起的附加压力的确定方法，并利用该方法编制了程序，模拟了不同壁厚、不同充型速度下薄壁板件的反重力充型形态，模拟结果与水力实验结果相近，所得结论一致，研究表明张力对垂直充型的影响可以忽略，薄壁铸件必须进行真三维数值模拟。

铸件充型过程算法研究

建立了铸件充型过程的数学模型,探讨了充型过程常用的计算方法SOLA-VOF方法。采用SO-LA方法求解速度场和压力场,并利用改进的VOF方法处理三维自由表面,包括自由表面的确定、自由表面的移动,进行了充填过程的模拟计算,验证了所采用的计算方法的可靠性。

充型过程中自由表面的数值模拟

对ＳＯＬＡＶＯＦ法进行了改进， 克服了传统的ＳＯＬＡＶＯＦ中的“施体受体”法在处理三维自由表面时易出现计算误差和时间步长小的缺点， 所建立的“三维施受体法”成功地用于充型过程中自由表面的数值模拟。在自由表面压力边界条件中采用新的压力插值函数， 解决了三维情况下因出现相互交叉或相互重叠的自由表面而导致的同一表面单元存在几个插值单元的情形， 用该插值函数不需确定自由表面的法向方向。

铸件充型数值模拟的研究进展

铸造过程计算机数值模拟技术是当今材料科学的重要前沿领域。本文从铸件充型数值模拟的发展过程、软件的开发状况、计算方法及验证方法等四个方面介绍了国内外铸件充型过程计算机数值模拟的概况。

对铸件三维充型模拟的计算速度研究

现在基于计算机模拟的铸造过程流场研究主要是利用SOLA VOF法进行流场计算 ,传统的求解方法在求解的过程中因迭代次数过多 ,导致求解速度过慢。在模拟计算过程中首先利用已知速度求出压力场 ,再利用压力场求出速度场 ,避免了压力与速度同时迭代 ,提高了计算速度。为了验证方程的正确性 ,进行了水力模拟试验 ,试验结果与数值模拟结果吻合很好。

ACRT过程流场影响因素的数值研究

将相对体积算法（VOF）扩展到三维圆柱坐标系，求解了多种条件下坩埚加速旋转过程中的流场，分析了坩蜗旋转加速度（ωa）、坩蜗半径（R）及最大转速（ωmmax）等因素对流场的影响计算结果与模拟实验的结论一致．各种条件下，ACRT过程的流场具有相同的变化趋势，逆时针流动与顺时针流动交替增强和减弱．

铸件三维充型过程耦合数值模拟

采用改进后的SOLA VOF方法处理自由表面 ,有效地克服了传统的SOLA VOF法中的“施体 受体”法在处理三维自由表面时精度差和时间步长小的缺点。在自由表面处理上采用了新的压力插值函数 ,使三维自由表面的处理变得简单明了。用有限差分法建立了铸件三维充型过程流动与传热的耦合计算数值模型 ,并对大型薄壁铝合金铸件进行了数值计算。后处理中采用插值技术 。

基于VOF法的近自由面水下爆炸气泡运动数值模拟

对于近水面水下爆炸气泡的运动特性,在结合SOLA算法差分格式,利用投影算法对气泡的控制方程进行数值求解的基础上,基于VOF法进行了数值模拟,并利用MSC.DYTRAN软件进行仿真分析,通过对两者的分析结果对比研究.结果表明,基于结合SOLA算法差分格式的投影算法,利用VOF法可对水下爆炸气泡各时刻的运动界面进行较精确的捕捉和重构,从而实现精确追踪水下爆炸气泡脉动全物理过程的运动界面.同时,也研究了距离参数对气泡坍塌、射流及环状气泡的影响,掌握了距离参数对近水面水下爆炸气泡运动特性的影响.