基于流函數—渦量法鑄造流場模擬技術的基礎研究.pdf

1、鑄造過程數值模擬技術是優(yōu)化鑄造工藝的重要工具，是學科發(fā)展的前沿。充型過程數值模擬是鑄造模擬重要的組成部分。目前，鑄造充型過程的計算機模擬算法分為原始變量法和流函數—渦量法。大多數研究中都采用原始變量法，即以速度、壓力為因變量來計算流場，以流函數—渦量法進行模擬計算的還很少見。流函數—渦量法中以流函數和渦量為主要因變量，壓力是隱含變量，質量守恒定律自動滿足，不需要對速度、壓力進行校正，僅用一套網格即可。該方法克服了原始變量法需采用交錯網格

2、的缺點，降低了模擬發(fā)散的可能性，收斂性好，而且計算速度快。因此將流函數—渦量法用于鑄造充型模擬具有重要的學術理論及實際應用價值。
　　 在鑄造充型模擬計算中經常遇到橢圓型偏微分方程的傳統(tǒng)迭代算法，在計算過程中迭代收斂慢，耗費機時，這些弊端即使在計算機高速發(fā)展的今天也制約著計算流體力學的應用，改進的方法就是使用不同的迭代算法。多重網格法已被證實對于橢圓型問題是一種最優(yōu)化的數值方法，計算工作量小并且收斂速度快，因此多重網格法已被廣泛

3、應用于各種學科和各種工程技術問題，尤其是在計算流體力學中。
　　 基于以上背景，研究簡便算法，開發(fā)新的程序應用于鑄造充型模擬是一項非常有意義的工作。為此本文基于流函數—渦量法和多重網格法，對數值模型、數值求解、邊界條件等基礎問題進行了研究，開發(fā)了流場模擬程序。
　　 本文首先研究了流動控制方程組，包括連續(xù)性方程和N-S方程，根據流函數和渦量的定義，推導出流函數—渦量法控制方程組。研究了流函數和渦量的邊界條件。并對控制方程