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电磁搅拌法制备ZL104铝合金半固态坯料过程的数值模拟研究
  • ISSN号:1000-3940
  • 期刊名称:《锻压技术》
  • 时间:0
  • 分类:TS914.13[轻工技术与工程]
  • 作者机构:[1]西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51335009); 国家04重大科技专项(2011ZX04016-081); 陕西省自然科学基础研究计划项目(2012JQ7032)
中文摘要:

采用Ansoft和Fluent软件顺序耦合的方法,建立了电磁搅拌法制备ZL104半固态坯料过程中电磁场和流场的三维耦合模型,并利用VOF法模拟电磁搅拌过程中的液穴现象,获得电磁搅拌法制备该合金半固态坯料的合理工艺参数:搅拌电流为55 A,搅拌频率为25 Hz。结果表明:增加搅拌电流,电磁平均力成比例增加,其分布均匀性基本不变;增加搅拌频率,电磁平均力逐渐增加,其分布均匀性变差。随着搅拌强度的增加,自由液面的漩涡深度不断增加,在强电磁搅拌情况下,浆料出现紊流现象。实验表明,不同搅拌强度下坯料的液面漩涡情况与数值模拟结果一致,同时其微观组织表明在过强的搅拌强度下ZL104半固态坯料微观组织中确实存在大量孔洞。验证了VOF法模拟电磁搅拌过程中液穴的形成过程的可行性及实用性。

英文摘要:

Based on sequential coupling method in Ansoft and Fluent softwares,a 3D coupled model of the electromagnetic field and flow field was established in the process of semi-solid ZL104 alloy prepared by electromagnetic stirring(EMS) process.The cavitation in the process of EMS was simulated by VOF method,and reasonable process parameters of semi-solid ZL104 alloy prepared by EMS were obtained.The stirring current was 55 A and the stirring frequency was 25 Hz.The results show that when the stirring current increases,the average electromagnetic force increases proportionally,and its uniformity are almost invariant.However,when the stirring frequency increases,the average electromagnetic force increases gradually,which affects the even distribution.With the increase of stirring intensity,the depth of vortex on the free surface increases accordingly and the turbulent flow is generated under the strong stirring.Experimental results show that the surface vortex under different stirring intensity is consistent with the results of numerical simulation.Semi-solid ZL104 microstructure shows that there are lots of holes under the strong stirring intensity,which verifies the validity and reliability of VOF method applied to simulate the formation of cavitation during the EMS process.

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期刊信息
  • 《锻压技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:北京机电研究所 中国机械工程学会塑性工程学会
  • 主编:陆辛
  • 地址:北京市海淀区学清路18号北京机电研究所
  • 邮编:100083
  • 邮箱:fst@263.net
  • 电话:010-62920652 82415085
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3940
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1942/TG
  • 邮发代号:2-322
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9672