液态金属充型流动与传热耦合数值模拟研究

"液态金属充型过程流动与传热数值模拟 (2012年) - 华侨大学学报(自然科学版), 刘晶峰" 这篇2012年的学术论文聚焦于液态金属充型过程中的流动与传热现象的数值模拟，主要涉及自然科学领域，特别是材料科学和工程中的铸造工艺。作者采用有限差分法作为基础理论，这种方法在微小时间段内将流动和传热过程分开处理，简化了复杂的耦合问题。 在液态金属充型时，流动与传热是同时发生的。论文介绍了一种新的数值模拟方法，通过结合温场和流场的数值模拟技术，开发出能模拟铸件形成过程中流动与温度相互作用的软件。这种方法的优势在于，它不需要解决能量平衡法所构建的、包含流动对传热影响的复杂方程，从而提高了计算效率。 论文的核心是耦合计算功能的开发与验证，它能够有效地模拟液态金属充型过程，并且计算精度较高。通过模拟实验铸件的充型过程，研究显示这种方法对于理解和预测可能出现的问题，如冷隔、欠浇等缺陷，具有重要意义。 液态金属充型过程中，由于热量的散失，金属温度会降低，进而影响其流动特性和物理性质，如密度、热容、导热系数和粘度。这些变化对流动方式和形态有显著影响。因此，单纯考虑理想化流动而不考虑传热的模拟无法准确反映实际情况，耦合计算是必要的。 论文进一步讨论了数理模型，指出液态金属流动属于三维、非稳态的粘性不可压缩流体运动，其中包含了自由表面的动态。这样的模型为深入理解液态金属在充型过程中的行为提供了基础。 这篇论文为液态金属铸造工艺的优化提供了理论支持，其数值模拟技术有助于预测和控制铸造缺陷，提升产品质量，对实际工业生产具有指导价值。