铝-7石墨半固态浆料比重偏析控制的数值模拟

摘要

铝-7石墨复合材料兼有铝基体导热快、石墨润滑性能优良等特点，是制造新型钢背轴瓦的理想材料，需求领域广泛。对于铝-7石墨复合材料，石墨的分布状态直接决定其综合性能的好坏，是该领域的首要问题。本文采用流体模拟软件FLUENT对机械搅拌法、电磁搅拌法和机械电磁复合搅拌法制备铝石墨半固态浆料的过程进行了模拟研究，并通过实际验证得到了合理的制备工艺，本文具体研究如下： 1、针对目前粘度模型存在模拟误差较大的问题，本文确定了适合于FLUENT软件数值模拟粘度系数的合理范围，提高了模拟精度。 2、通过对石墨颗粒分布的模拟，得出电磁搅拌频率和搅拌桨叶的倾斜角度。 3、对机械搅拌、电磁搅拌和机械电磁复合搅拌制备铝-7石墨半固态浆料的过程进行了计算机模拟和敏感性分析，得出网格划分密度对模拟的影响4、通过对湍流动能、搅拌时间、搅拌温度、搅拌转速、电磁电流和石墨颗粒分布等进行模拟和分析对比，得出进行机械电磁复合搅拌时石墨的浓度差最小，是较为合理的搅拌方法，同时得出并通过实验确定了合理的搅拌工艺参数，为实际生产提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2半固态浆料制备方法

1.3半固态浆料制备的计算机模拟

1.4本课题的研究意义

1.5本课题的研究内容

第二章固液两相流的数值模拟理论和方法

2.1搅拌机理简介

2.1.1机械搅拌机理

2.1.2电磁搅拌机理

2.2两相流模型

2.2.1两相流模型简介

2.2.2两相流的基本控制方程

2.3湍流的基本理论和数学模型

2.3.1湍流流动的基本特征

2.3.2湍流的数值模拟方法

2.3.3湍流的基本控制方程

2.3.4RNGk-ε湍流模型

2.4数值计算方法

2.4.1分离算法

2.4.2耦合算法

2.5物理模型及网格划分

2.5.1物理模型

2.5.2网格划分

2.6边界条件

2.7初始条件

2.8 CFD模拟方法

2.8.1CFD基本原理

2.8.2模拟软件简介

2.9小结

第三章数值模拟结果和分析

3.1模拟中的相关参数

3.1.1材料的流体参数

3.1.2材料的电磁参数

3.1.3搅拌器及桨叶的物理模型

3.2耦合过程模拟的策略

3.3粘度系数的确定

3.4电磁搅拌频率的确定

3.5搅拌桨叶角度的确定

3.6敏感性分析

3.7模拟结果与分析

3.7.1湍流动能分析

3.7.2混合相的流场图模拟分析

3.7.3石墨颗粒分布的分析

3.7.4转速、温度和电流对石墨分布的影响

3.8 小结

第四章复合搅拌的实验研究

4.1实验准备

4.1.1实验选用的材料

4.1.2实验设备

4.1.3温度测量系统设计

4.2实验参数

4.3实验过程

4.4实验结果分析

4.5小结

第五章结论

参考文献

作者简历