强脉冲电磁场作用下金属铝液的流动行为研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

(1)铝基复合材料特点及研究背景

在科学技术迅猛发展的今天，传统的单一材料已经不能满足社会需求。因此，复合材料作为新材料领域的一个重要分支，正日益发展并在许多行业中得到应用。金属基复合材料的研究，是从20世纪60年代初发展起来的,起初主要服务于军工领域。国外在研制硼纤维的基础上首先发展了硼／铝复合材料，并取得了成功。另外，由于价格较低的碳纤维的迅速发展，至20世纪70年代中期，研究工作主要集中于碳纤维增强铝，并用熔融钾钠处理和硼钛涂覆两种工艺解决了纤维与铝液的浸润问题。之后，由于金属基复合材料及其增强体的研究不断深入及扩大，出现了碳化硅单丝粗纤维、束丝纤维、晶须、颗粒和氧化铝长纤维、短纤维等增强铝基的多种金属基复合材料^[1]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容与目标：查阅相关文献资料，了解纤维增强金属复合材料的制备加工方法、技术发展和应用现状，明确研究背景及目的；学习电磁设计理论，设计并优化电磁场的电磁参数（放电电容、电压，线圈结构参数，线圈与铝液的间隙等），并通过ansys电磁有限元仿真，研究各设计参数的影响规律；学习金属铝液流动的相关理论，重点包括金属黏度、表面张力、导磁导热性能等。掌握金属流动行为的两相流模拟理论，使用fluent完成两相流流动分析；耦合电磁场分析和流动分析，模拟计算出在金属铝液在脉冲电磁力作用下的初始动能分布，包括力场分布、初始速度场分布等；根据铝合金溶液的初始动能分布，使用两相流流体模型模拟计算出铝液在脉冲电磁力作用下的流动形态和流动轨迹。总结并分析电磁设计对金属铝液流动行为的影响规律，为后期的试验设计提供指导建议；根据进展情况，设计必要的试验，对模拟优化方案进行验证。

（2）方案及措施：

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

第3－4周：学习并掌握电磁场设计和仿真；

第5－7周：学习并掌握多相流仿真，了解金属溶液的相关流动参数；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 关明, 常志梁. 金属基复合材料制备技术的进展[j]. 热加工工艺, 2010, 39(16):93-95.

[2] 许久海, 徐志锋, 王振军,等. 连续纤维增强铝基复合材料制备技术研究进展[j]. 铸造技术, 2010, 31(12):1667-1670.

[3] 于琨. 金属基复合材料现状与存在的问题[j]. 材料工程,1992(s1):45-46.