金属学报  2004, Vol. 40 Issue (3): 275-280

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电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟

郭大勇;杨院生;童文辉;胡壮麒

中国科学院金属研究所

Numerical Simulation of Macrosegregation During Electromagnetic Centrifugal Solidification

GUO Dayong; YANG Yuansheng; TONG Wenhui; HU Zhuangqi

Institute of Metal Research; The Chinese Academy of Sciences

郭大勇; 杨院生; 童文辉; 胡壮麒 . 电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟[J]. 金属学报, 2004, 40(3): 275-280 .
, , , . Numerical Simulation of Macrosegregation During Electromagnetic Centrifugal Solidification[J]. Acta Metall Sin, 2004, 40(3): 275-280 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(13787 KB)   摘要: 基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型. 依此模型对Al--5%Cu合金进行了模拟计算. 结果表明, 电磁离心凝固过程中,电磁力使熔体的平均径向运动速度下降.熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻, 凝固过程中 两相区的负偏析也减轻. 与普通离心铸造相比, 电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析. 模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合, 表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程. 关键词 ： 电磁离心凝固,  宏观偏析,  液相流动     Abstract：A macrosegregation model, based on the continuum formulation, is developed to evaluate momentum, heat and mass transfers during electromagnetic centrifugal solidification. Using a non--inertial coordinate system, the model is applied to predict Al--5%Cu alloy solidification under electromagnetic centrifugal solidification. The results show that the effect of electromagnetic force on melt lowers the radial component velocity of melt flow. The change of melt flow decreases the inverse segregation at outer position of the solidifying alloy and the negative segregation at the mushy zone. Electromagnetic centrifugal solidification lessens marcogregation compared with conventional centrifugal casting. Good agreement is found between the simulation and experiment results, which shows the electromagnetic centrifugal solidification can be described well by this model. Key words： electromagnetic centrifugal solidification    macrosegregation    fluid flow    收稿日期: 2003-07-17      ZTFLH:  TG244   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 郭大勇 杨院生 童文辉 胡壮麒 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2004/V40/I3/275 [1] Chang S, Stefanescu D M. Metall Trans, 1996; 27:2708 [2] Bennon W D, Incropera F P. Int J Heat Mass Transfer, 1987; 30:2161 [3] Bennon W D, Incropera F P. Int J Heat Mass Transfer, 1987; 30:2171 [4] Neilson D G, Incropera F P, Bennon W D. Int J Itea(?) Mass Transfer, 1990; 33:367 [5] Neilson D G, Incropera F P. Int J Heat Mass Transfer, 1991, 34:1717 [6] Yang Y S, Zhang W Q, Liu Q M, Hu Z Q. Prog Fluia Flow Res: Turbul Appl MHD, 1998; 182:701 [7] Zhang W Q, Yang Y S, Liu Q M, Zhu Y F, Hu Z Q. Modelling Simul Mater Sci Eng, 1996; 4:421 [8] Yang Y S, Zhu Y F, Hu Z Q. Proceedings of the International Congress on Electromagnetic Processing of Mater(?)als, Paris: Conter Fromcais De L'electricite, 1997, 2 431 [9] Yang Y S, Liu Q M, Jiao Y N, Ge Y L, Hu Z Q, Gao Y Y, Jia G L, Zhang J S. ISIJ Int, 1995; 35:389 [10] DIao Q Z, Tsai H L. Metall Trans, 1993; 24:963 [11] Vives C , Perry C. Int J Heat Mass Transfer, 1987． 30 479" [1] 张利民, 李宁, 朱龙飞, 殷鹏飞, 王建元, 吴宏景. 交流电脉冲对过共晶Al-Si合金中初生Si相偏析的作用机制[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1624-1632. [2] 冯苗苗, 张红伟, 邵景霞, 李铁, 雷洪, 王强. 耦合热力学相变路径预测Fe-C包晶合金宏观偏析[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1057-1072. [3] 吴春雷,李德伟,朱晓伟,王强. 电磁旋流水口连铸技术对小方坯凝固组织形貌和宏观偏析的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(7): 875-884. [4] 李军, 夏明许, 胡侨丹, 李建国. 大型铸锭均质化问题及其新解[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 773-788. [5] 沈厚发, 陈康欣, 柳百成. 钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 金属学报, 2018, 54(2): 151-160. [6] 李军, 王军格, 任凤丽, 葛鸿浩, 胡侨丹, 夏明许, 李建国. 基于成分均匀化的层状铸造方法的实验与模拟研究[J]. 金属学报, 2018, 54(1): 118-128. [7] 李军,葛鸿浩,GE Honghao,WU Menghuai,李建国. 基于热溶质对流及晶粒运动的柱状晶-非球状等轴晶混合三相模型*[J]. 金属学报, 2016, 52(9): 1096-1104. [8] 赵海东; 吴朝忠; 李元元; 大中逸雄 . 垂直向上凝固Al-Cu铸件中微观孔洞形成的数值模拟[J]. 金属学报, 2008, 44(11): 1340-1347 . [9] 王同敏; 李廷举; 曹志强; 金俊泽; T.Grimmig; A.Buhrig-Polaczek; M.Wu; A.Ludwig . 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建模 II．模型的应用[J]. 金属学报, 2006, 42(6): 591-598 . [10] 李中原; 赵九洲 . 平行板型薄板坯连铸结晶器中钢液流动、凝固及溶质分布的三维耦合数值模拟[J]. 金属学报, 2006, 42(2): 211-217 . [11] 郭大勇; 杨院生; 童文辉; 胡壮麒 . 电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟[J]. 金属学报, 2004, 40(3): 275-280 . [12] 张勤; 崔建忠 . 7075铝合金CREM法半连铸坯中溶质元素的的宏观分布[J]. 金属学报, 2003, 39(12): 1264-1268 . [13] 沈厚发; C.Beckermann . 糊状区变形及浓度再分布的模拟实验[J]. 金属学报, 2002, 38(4): 352-358 . [14] 张红伟; 王恩刚 . 方坯连铸过程中钢液流动、凝固及溶质分布的耦合数值模拟[J]. 金属学报, 2002, 38(1): 99-104 . [15] 杜强; 李殿中 . 铸铁件凝固过程中自然对流引起的宏观偏析模拟[J]. 金属学报, 2000, 36(11): 1197-1200 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed