铝熔液中空化泡崩溃过程数值模拟

杨运猛; 胡仕成; 胡永清; 付明志; 毛勇; 张平

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专辑

铝熔液中空化泡崩溃过程数值模拟
Simulation of Collapse Process of Cavitation Bubble in Aluminum Melt and Analysis of Grain Refinement Mechanism
- 角色： First author 第一作者
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
杨运猛
1 ，
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
胡仕成
1 ，
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
胡永清
1 ，
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
付明志
1 ，
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
毛勇
1 ，
- 机构：
  中南大学机电工程学院,现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室
张平
1
2009年29卷第5期页码：417-420
纸质出版日期： 2009 ，
DOI：

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引用
[1]杨运猛,胡仕成,胡永清,付明志,毛勇,张平.铝熔液中空化泡崩溃过程数值模拟[J].特种铸造及有色合金,2009,29(05):417-420+387.

Yang Yunmeng, Hu Shicheng, Hu Yongqing, et al. Simulation of Collapse Process of Cavitation Bubble in Aluminum Melt and Analysis of Grain Refinement Mechanism[J]. Special Casting & Nonferrous Alloys, 2009,29(5):417-420.
[1]杨运猛,胡仕成,胡永清,付明志,毛勇,张平.铝熔液中空化泡崩溃过程数值模拟[J].特种铸造及有色合金,2009,29(05):417-420+387. DOI：

Yang Yunmeng, Hu Shicheng, Hu Yongqing, et al. Simulation of Collapse Process of Cavitation Bubble in Aluminum Melt and Analysis of Grain Refinement Mechanism[J]. Special Casting & Nonferrous Alloys, 2009,29(5):417-420. DOI：

铝熔液中空化泡崩溃过程数值模拟

杨运猛 ; 胡仕成 ; 胡永清 ; 付明志 ; 毛勇 ; 张平 ;

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摘要

基于有限元方法,模拟了空化泡在破灭过程中形成的高压冲击波导致高温铝熔体的状态变化,得出微射流最大速度可达400m/s以上和瞬时最高压力达到1.0×105MPa。从理论上分析了空化效应细化枝晶的机理,建立了空化效应对熔体的过冷和枝晶破坏的数学模型,同时指出了模拟过程中的不足之处。

译

Abstract

The ultrasonic cavitation exhibits complex physical behavior in aluminum melt,and collapsing acoustic cavitation bubbles can result in instantaneous high pressure shock wave and jet flow in the partial zone of aluminum melt,which can play a key role in refining the grain size as a result of broken dendrite in the alloy.Based on the finite element method,effects of high pressure shock wave formed in the process of bubble collapse on aluminum melt change were simulated.Numerical simulation reveals that the instantaneous maximum pressure and maximum jet flow velocity can reach 105MPa and 400 m/s,respectively.Mechanism of cavitation effects refining grain size in aluminum alloy are described theoretically.Mathematical model for cavitation effects on melt super-cooling and dendrite broken is established.In addition,problems in simulation are presented.

译

关键词

空化泡; 有限元法; 压力; 射流; 细化

译

Keywords

Cavitation Bubble; Finite Element Method; Pressure; Jet Flow; Refinement

译

摘要

基于有限元方法

模拟了空化泡在破灭过程中形成的高压冲击波导致高温铝熔体的状态变化

得出微射流最大速度可达400m/s以上和瞬时最高压力达到1.0×105MPa。从理论上分析了空化效应细化枝晶的机理

建立了空化效应对熔体的过冷和枝晶破坏的数学模型

同时指出了模拟过程中的不足之处。

Abstract

The ultrasonic cavitation exhibits complex physical behavior in aluminum melt

and collapsing acoustic cavitation bubbles can result in instantaneous high pressure shock wave and jet flow in the partial zone of aluminum melt

which can play a key role in refining the grain size as a result of broken dendrite in the alloy.Based on the finite element method

effects of high pressure shock wave formed in the process of bubble collapse on aluminum melt change were simulated.Numerical simulation reveals that the instantaneous maximum pressure and maximum jet flow velocity can reach 105MPa and 400 m/s

respectively.Mechanism of cavitation effects refining grain size in aluminum alloy are described theoretically.Mathematical model for cavitation effects on melt super-cooling and dendrite broken is established.In addition

problems in simulation are presented.