半固態(tài)漿料制備過程的熱-電磁-流體數(shù)值模擬.pdf

1、金屬材料的半固態(tài)成形是一種先進的材料加工技術(shù)，而半固態(tài)漿料的制備是其關鍵的一個工藝步驟。由于電磁攪拌方法的非接觸性和易于控制，所以獲得了廣泛的應用。電磁攪拌是一個涉及到電磁場、流場和溫度場的復雜時變過程，因而其工藝參數(shù)的實際測量非常困難，而數(shù)值模擬則為此提供了一種便利手段。 本文針對工業(yè)用低頻旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌器，利用有限元ANSYS軟件，對電磁場的麥克斯韋方程組、液態(tài)金屬的連續(xù)方程、動量方程和能量方程進行了耦合計算，實現(xiàn)了電磁攪拌

2、作用下漿料內(nèi)的電磁場、漿料流動及其傳熱過程的多場模擬，分析了時變電磁場的分布形態(tài)、攪拌器電磁參數(shù)對磁感應強度、電磁力的影響。給出了典型路徑上磁感應強度、電磁力的分布以及在電磁力場作用下漿料內(nèi)的速度場和給定的冷卻條件下的溫度場分布。具體內(nèi)容如下： 研究了電流頻率和強度對磁感應強度和電磁力的影響，結(jié)果表明，在相同頻率下，磁感應強度、電磁力隨電流強度的增大而增大。磁感應強度的增大，使攪拌力增大，這有利于漿料的流動攪拌。在相同電流強度下

3、，磁感應強度是隨著頻率的增大而減小，而電磁力則是隨著頻率的增加而增大。在給定的頻率和電流條件下，磁感應強度、電磁力的空間分布特點是沿半徑方向逐漸增大，其最大值出現(xiàn)在漿料的邊緣處。由于電磁力具有空間分布，所以漿料受到剪切攪拌作用。 電磁攪拌下半固體漿料速度場的研究顯示，隨著鋁液的溫度降低，固相體積分數(shù)增加，粘度增大，漿料的流動速度降低。速度場分布呈現(xiàn)沿半徑方向逐漸增大而后又降低的規(guī)律，這是由于假定環(huán)柱狀鋁液內(nèi)外壁處漿料為無滑移流動