一种基于fluent软件的合金微铸造成形过程的仿真方法

摘要

一种基于fluent软件的合金微铸造成形过程的仿真方法，它涉及一种针对微铸造成型过程的仿真数值模拟方法。本发明的目的是要解决现有的铸造仿真数值模拟的方法不适用于微精密铸造成形过程，模拟微精密铸造成形的误差大，可靠度低的问题。方法：一、构建自定义函数UDF；二、建立合金微构件模型；三、将case文件导入到fluent软件中；四、检测网格；五、设定单位；六、导入自定义函数UDF；七、选择正确模拟合金微铸造成形的模型；八、设置材料属性；九、相选择；十、域条件设；十一、设置边界条件；十二、求解法的选择；十三、边界初始化并设置迭代参数；十四、结果分析。本发明适用于合金微铸造成形过程仿真数值模拟。

主权项

一种基于fluent软件的合金微铸造成形过程的仿真方法，其特征在于一种基于fluent软件的合金微铸造成形过程的仿真方法包括如下步骤：一、构建自定义函数UDF：①、根据合金的粘度与温度的函数关系，构建合金的粘度随温度变化的自定义函数；②、根据合金的表面张力与温度的函数关系，构建合金的表面张力随温度变化的自定义函数；③、根据合金与铸型模具材料间摩擦特性，构建合金熔体与铸型模具材料间摩擦系数的自定义函数；④、根据合金的密度与温度的函数关系，构建合金密度随温度变化的自定义函数；二、建立合金微构件模型，以确定最终铸造的合金微构件模型：利用Gambit软件进行建模，根据最终铸造的合金微构件模型的结构特点，选取网格类型划分网格，设置边界条件，输出case文件；三、打开fluent软件，将case文件导入到fluent软件中；四、检测网格，以检测步骤二中划分的网格是否正确；五、设定单位：根据最终铸造的合金微构件的真实尺寸设定单位；六、导入自定义函数UDF，真实模拟合金微铸造成形过程：依次按照定义(define)、用户自定义(user‑defined)、函数(function)和应用(compile)的流程导入步骤一中构建的自定义函数UDF；七、选择正确模拟合金微铸造成形的模型：选用多相流模型中的VOF模型，能量模型，紊流模型中的标准k‑ε模型和凝固和熔化模型；八、设置材料属性：设置合金属性和铸型模具材料属性，在合金材料粘度参数设定时，调用合金的粘度随温度变化的自定义函数，在合金材料密度参数设定时，调用合金的密度随温度变化的自定义函数；九、相选择，以真实模拟合金微铸造成形：在相里设置第一相为空气，第二相为所选用的合金；再调用合金的表面张力随温度变化的自定义函数；十、域条件设置，设置合金微铸造成形中的形态：在域条件设置中，选择当前域为流体域；十一、设置边界条件，在此预设才条件下进行模拟合金微铸造成形：根据模拟参数进行设定，设定铸型模具材料摩擦系数时，调用合金熔体与铸型模具材料间摩擦系数的自定义函数；十二、求解法的选择，确定求解精度：压力速度耦合选择SIMPLE模式，压力方程的松弛因子设为1，压力修正方程采用Presto模式，其他方程的差分格式选择一阶迎风；十三、边界初始化并设置迭代参数，进行计算；十四、查看残差图，对相、速度、压力、温度和凝固体积分数的云图和矢量图进行结果分析，改变模拟条件，优化微铸造成形最佳工艺参数。