等轴球晶凝固多相体系内热溶质对流、补缩流及晶粒运动的数值模拟Ⅰ.三相流模型

金属学报, 2006, 42(6): 584-590. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2006.06.005

等轴球晶凝固多相体系内热溶质对流、补缩流及晶粒运动的数值模拟Ⅰ.三相流模型

王同敏 ^1, , 姚山 ^2, , 张兴国 ^3, , 金俊泽 ^4, , M Wu ^5, , A Ludwig ^6, , B Pustal ^7, , A Bührig-Polaczek ^8,

1.大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性国家重点实验室,辽宁省原材料特种制备技术重点实验室,大连,116024

2.大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性国家重点实验室,辽宁省原材料特种制备技术重点实验室,大连,116024

3.大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性国家重点实验室,辽宁省原材料特种制备技术重点实验室,大连,116024

4.大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性国家重点实验室,辽宁省原材料特种制备技术重点实验室,大连,116024

5.Simulation and Modeling of Metallurical Processes, University of Leoben, Leoben A-8700, Austria

6.Simulation and Modeling of Metallurical Processes, University of Leoben, Leoben A-8700, Austria

7.Foundry Institute, RWTH Aachen University, Aachen D-52072, Germany

8.Foundry Institute, RWTH Aachen University, Aachen D-52072, Germany

基金项目: 辽宁省自然科学基金(20052176) 德国自然科学基金(SFB 370) 中国科学院资助项目(50474055)

关键词：热溶质对流 , 补缩流 , 晶粒运动 , 三相流 , 数值建模

MODELLING OF THE THERMO-SOLUTAL CONVECTION, SHRINKAGE FLOW AND GRAIN MOVEMENT DURING GLOBULAR EQUIAXED SOLIDIFICATION IN A MULTI-PHASE SYSTEM Ⅰ. Three-Phase Flow Model

基于Eulerian-Eulerian方法和体积元平均技术,建立了模拟等轴球晶凝固过程的液、固、气三相流模型.液、固两相处理成相互分离、相互扩散的介质,气相与液、固两相只存在热量及动量的相互作用,三相(凝固前)作为自由流体共享一个统一的压力场.分别求解三相的质量、动量、溶质、热焓守恒方程;相间的热量交换和摩擦拖拽以及液/固界面上的溶质再分配和凝固潜热释放,通过定义对应守恒方程的源项和交换项而加以考虑;另外,单独求解一个晶粒密度守恒方程.晶粒的形核生长(相变)也加以模型化并体现在对应的源项中,模型中所用的密度定义为溶质与温度的函数,因此可综合考虑热溶质对流、晶粒运动及凝固收缩所引起的补缩流动.凝固过程的体积收缩及补缩流动将体现在气/液自由表面的波动上.

参考文献

[1]	Ohno A.Solidification-The Separation Theory and its Practical Applications.Berlin:Springer-Verlag,1987:15
[2]	Flemings M C.Solidification Processing.New York:McGraw-Hill,1974:1
[3]	Campbell J.Castings.Oxford:Butterworth-Heinemann,1991:8
[4]	Kaempfer Th U,Rappaz M.ln:Sahm P R,ed.,Proc 9th Conf on Modeling of Casting,Welding and Advanced Solidification Processes,Aachen,TMS,2000:640
[5]	Ueno K,Nishita T,Kamiyama H.J Magn Magn Mater,1999; 201:281
[6]	Ehlen G.PhD Thesis,Aachen University of Technology,Aachen,Germany,2004
[7]	Tagawa T.ISIJ Int,2005,45:954
[8]	Ni J,Beckermann C.Metall Trans,1991; 22B:349
[9]	Beckermann C,Viskanta R.Appl Mech Rev,1993; 46(1):1
[10]	Wang C Y,Beckermann C.Metall Mater Trans,1996;27A:2754
[11]	Beckermann C.Int Mater Rev,2002; 47:243
[12]	Wang C Y,Ahuja S,Beckermann C,Degroh H C.Metall Mater Trans,1995; 26B:111
[13]	Wu M,Ludwig A.Adv Eng Mater,2003; 5:62
[14]	Wu M,Ludwig A,Bührig-Polaczek A,Fehlbier M,Sahm P R.Int J Heat Mass Transf,2003; 46:2819
[15]	Ludwig A,Wu M,Wang T,Bührig-Polaczek A.Proc 3rd Conf on Computational Modeling and Simulation of Materials,Sicily,TMS,2004:B491
[16]	Ludwig A,Wu M.Metall Mater Trans,2002; 33A:3673
[17]	Wang T,Pustal B,Abondano M,Grimmig T,BührigPolaczek A,Wu M,Ludwig A.Trans Nonferrous Met SocChin,2005; 15:289
[18]	Wang T M,Wu M,Ludwig A,Abondano M,Pustal B,Bührig-Polaczek A.Int J Cast Met Res,2005; 18:221
[19]	Rappaz M,Gandin Ch-A.Acta Metall Mater,1993; 41:345
[20]	Kurz W,Fisher D J.Fundamentals Solidification.Lausanne:Trans Tech Publications Ltd,1985:189
[21]	Ilegbusi O J,Mat M D.Mater Sci Eng,1998; A247:135
[22]	FLUENT4.4 User's Guide.Vol.2,Chapter 9,New Hampshire:Fluent Inc.,1998:16
[23]	Wang T M,Li T J,Cao Z Q,Jin J Z,Grimmig T,BührigPolaczek A,Wu M,Ludwig A.Acta Metall Sin,2006; 42:591(王同敏,李廷举,曹志强,金俊泽,Grimmig T,BührigPolaczek A,Wu M,Ludwig A.金属学报,2006;42:591)

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