基于分数步长法铸造充型模拟技术与边界切网格基础研究

摘要

铸造充型过程数值模拟技术对于优化铸造工艺、提高铸件质量、降低生产成本具有重要意义。本文主要进行了分数步长法充型过程算法研究和基于边界切网格的前处理网格剖分的研究。
　　目前在对铸造充型过程算法的研究中，分数步长法只需在速度场和压力场之间进行少量迭代而在理论上有很高的计算效率，作者建立了分数步长法求解不可压缩流动的数学模型，研究并实现了亚/超松弛迭代算法，采用典型算例——顶盖驱动方腔流对模型的计算精度进行了验证，并分析了迭代松弛因子和算法稳定性条件中时间步安全系数对计算速度的影响。以此为基础，将分数步长法和处理自由表面的方法相结合，开发了充型过程的算法程序。
　　设计了砂型铸造可视化实验，采用耐热玻璃作为观察窗，实现了对铝液充型过程流体形态和液-气界面的直接观测，为模拟程序提供了可靠验证。模拟程序计算结果与实验结果吻合的很好。
　　前处理网格剖分形式中，在网格数相等情况下边界切网格计算精度要高于锯齿形网格。本文讨论了基于STL文件的边界切网格剖分算法，并编制了相应的边界切网格自动剖分软件，对实际铸件进行了网格剖分，实现了边界切网格效果。

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第一章 引言

1.1 铸造过程数值模拟技术研究现状

1.2 铸造充型过程数值模拟主要算法

1.3 流体流动状态观察技术

1.4 网格剖分方法

1.5论文的主要研究内容：

第二章 基于分数步长法充型过程数值算法研究

2.1 分数步长法原理

2.2 分数步长法求解思路

2.3 算法分析计算模型

第三章 基于分数步长法的模拟程序的分析与验证

3.1 顶盖驱动方腔流程序计算结果分析

3.2模拟结果实验验证

第四章 铸件边界切网格自动剖分

4.1边界切网格剖分原理

4.2 边界切网格剖分程序开发

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间已发表的学术论文

致谢