离心铸造复合管外层凝固过程数值模拟开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着世界经济和技术发展，在运输过程如煤炭、电力、矿业、石油、化工等工况比较恶劣部门使用的物料输送管道中单一材料制造的铸管由于硬度，耐磨性，耐腐蚀性较差在运输过程中对产品造成较大的浪费和毁坏影响了工作进度和质量。双金属复合管以普通碳钢为外套，相应特殊性能材料为内套，以一定的加工工艺满足不同的运输需求，提高了管道的使用寿命，节约成本加快运输进进程，有良好的市场前景。双金属复合管在国内目前有冷成型法、热成型法、消失模铸造法，离心铸造法。而离心铸造因设备简单可以不用型芯铸造中控铸件，工艺出频率高，铸件晶粒细密缺陷少力学性能高，便于制造筒套类复合金属铸件等优点而备受青睐。因此国内外都对离心铸造复合金属管积极研究并取的一定成效，自60年代起日，美，德，英和前苏联等国家便开始重视发展双金属复合管的开发和使用。在工艺制造，性能配比和检验方法上都做了许许多多的研究，使得双金属复合管在能源，造船，石油等各个领域都有了广泛应用。

双金属离心铸造是在离心铸造机上先浇注外层金属基本凝固时浇入内层金属液，两层金属在旋转铸型的离心力作用下，通过组分扩散或外层金属的重熔实现冶金结合、凝固成型，最终成为一个铸件的过程。国内对此已开展了较为广发的研究，多重视耐磨性的提高上，主要耐磨材料为高cr铸铁。凝固过程是决定铸件质量的一个关键过程，各种缺陷如孔缩松、裂纹、变形或尺寸精度偏离都和凝固过程密切相关。

计算机技术发展迅猛，为铸造行业发展生产、赢得市场提供了有力支持。利用cad（计算机辅助设计）\cae（计算机辅助工程）\cam(计算机辅助制造）一体化技术，丝线离心铸造设计、分析、制造计算机化，是离心铸造发展的方向和趋势。而凝固模拟技术是离心铸造cae的核心部分，利用该技术可以分析整个离心铸造凝固模拟的过程。凝固过程数值模拟可以在电脑上对铸件虚拟铸造，对整个铸造过程仿真、试浇。预测缺陷并提出解决方案方法，是工艺更加高效，更加科学以节省人力财力加快工程进程。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

利用fluent软件，模拟离心铸造复合管外层充型及凝固过程数值模拟并对浇注系统、模具进行建模，探究工艺参数对复合管外层充型及凝固过程的影响，分析并总结出凝固过程规律。

2.2研究目标

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，熟悉fluent基本操作。确定模拟方案，并完成开题报告。

第4-8周：熟练运用fluent与gambit软件，分析总结模拟过程中遇到的问题，并加以解决。

第9-10周：实施制定好的模拟方案。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宋男男,吴士平,栾义坤,等.卧式离心铸造过程数值模拟与水力学试验研究[j].物理学报,2009,58(专刊):112-117

[2]贺幼良,杨院生,胡壮麒.电磁离心凝固过程熔体流动和传热的有限元数值模拟[j].铸造,2000,49(8):473-477.

[3]刘天中,杨学民,郭占,等.水平轴离心铸造套筒凝固过程温度场数值计算[j].化工冶金,1995,16(3):205-211.