液态金属充型三维流场模拟：基于有限差分与SOLAVOF的精度验证

本文探讨了液态金属充型过程三维流动场的数值模拟，主要通过采用有限差分法构建数学模型。液态金属充型是一个复杂的过程，它对铸件的质量有显著影响，常见的问题如冷隔和浇不足往往源于流动的不利条件。由于液态金属流动是在不透明铸型中进行的，且速度极快、温度高，直接观察和理解其流动规律较为困难，因此数值模拟成为研究的重要手段。 文章以SOLA-VOF（简单欧拉体积分数）数值模拟技术为核心，这是一种广泛应用于铸造过程模拟的算法。SOLA-VOF算法能够处理自由表面流动，对于复杂的液态金属流动特性具有很高的计算精度。比如，国际知名铸造模拟软件如Magmasoft和Procast就采用了这一算法，它们能够实现对液态金属成型过程的定量描述，有助于优化浇注系统和铸造工艺设计。 作者刘晶峰、李洪友和江开勇基于华侨大学机电及自动化学院开发了一款用于液态金属充型过程三维流动场数值模拟的分析软件。他们首先建立了基于有限差分法的数学模型，这个模型考虑了质量守恒（连续性方程）和动量守恒定律，同时适应了液态金属流动的粘性和不可压缩性。然后，他们使用这款软件对标准实验铸件的充型过程进行了三维流动场的模拟计算，并将结果与经典算例进行了对比，结果显示，该软件在流场计算上的精度相当高，证明了其在实际工程中的实用价值。 总结来说，这篇论文不仅介绍了液态金属充型过程三维流动场数值模拟的理论基础，还展示了如何通过SOLA-VOF算法进行实际操作和软件开发，以提升铸件质量控制的精确度。这对于深入理解液态金属流动特性，优化铸造工艺设计，以及预防和减少生产中的质量问题具有重要的实践意义。