铝合金熔体搅拌的三维有限元分析

摘要

笔者以铝合金凝固过程中微观组织的演变为对象，对模拟中的一些关键问题进行了较为系统的研究，成功地进行了半连续铸造过程中组织演变的3D并行多尺度模拟，为其实际应用奠定了基础。利用开源有限元软件FreeFEM++提供的基本函数和功能进行了流场模拟的几何建模、网格划分及物理建模和求解计算,对铝合金熔体以2mm/s速度流过直径Φ75mm、高度140mm、内部搅拌棒以120r/min速度旋转的通道中的流动进行了有限元模拟,获得了速度场随搅拌时间的变化,以及微体积位置变化的迹线.对于铝合金凝固的多尺度模拟,预测较复杂工艺条件下组织演变具有重要的作用,表明了利用FreeFEM++可以较方便地实现对熔体流动、温度场等宏观尺度上的有元分析,是具有较大灵活性和经济实用的数值模拟工具.