Krzepnięcie

Przykład zadania

Celem zadania jest prześledzenie przebiegu procesu krzepnięcia dla odlewu stopu aluminium i 2% miedzi. W trakcie prowadzenia procesu przewidziano demontaż górnej części wlewnicy. Przekrój poprzeczny odlewu i zastosowanej staliwnej wlewnicy przedstawiono na rysunku.


Przyjęte własności materiałowe dla odlewu:
  • gęstość fazy stałej: 2824 [kg/m3]
  • gęstość fazy ciekłej: 2498 [kg/m3]
  • ciepło właściwe fazy stałej: 1077 [J/(kg*K)]
  • ciepło właściwe fazy ciekłej: 1275 [J/(kg*K)]
  • współczynnik przewodności cieplnej fazy stałej: 262 [W/(m*K)]
  • współczynnik przewodności cieplnej fazy ciekłej: 104 [W/(m*K)]
  • temperatura solidus: 886 [K]
  • temperatura likwidus: 926 [K]
  • temperatura krzepnięcia czystego składnika: 933 [K]
  • temperatura eutektyczna: 821 [K]
  • ciepło krzepnięcia: 3.9e5 [J/kg]
  • współczynnik rozdziału domieszki: 0.125 [ ]
  • zależność wielkości ziarna [m] od prędkości krzepnięcia [K/s] br>
    prędkość [K/s] wielkość ziarna [m]
    05.00000000000000E-0005
    0.54.32332358381694E-0005
    13.16060279414279E-0005
    21.96734670143683E-0005
    2.51.64839976982180E-0005
    31.41734344713105E-0005
    3.51.24261353462357E-0005
    41.10599608464298E-0005
    4.59.96312985415960E-0006
    59.06346234610091E-0006
    5.58.31235409624097E-0006
    76.65610501249092E-0006
    104.75812909820202E-0006
    251.96052804238384E-0006
    509.90066334662235E-0007
    608.26427308919126E-0007
    806.21109975305929E-0007
    906.21109975305929E-0007
  • współczynnik Brody-Flemingsa: 3e-9 [m2]
Przyjęte własności materiałowe dla formy:
  • gęstość: 7200 [kg/m3]
  • ciepło właściwe: 738 [J/(kg*K)]
  • współczynnik przewodności cieplnej: 24 [W/(m*K)]
Podział geometrii na elementy skończne (obszary rozdzielone):
  • obszar odlewu: 1587 węzłów, 2685 elementów
  • obszar górnej części wlewnicy: 703 węzłów, 1183 elementów
  • obszar lewej części wlewnicy: 96 węzłów, 151 elementów
  • obszar prawej części wlewnicy: 103 węzłów, 161 elementów
  • obszar górnej części wlewnicy: 1572 węzłów, 2765 elementów
  • obszar wlew doprowadzjący: 122 węzłów, 184 elementów
  • obszar wlewu głównego: 260 węzłów, 455 elementów
  • razem: 4420 węzłów, 7584 elementów

Przyjęte warunki brzegowe:
  • wymiana ciepła z otoczeniem: temperatura otoczenia 300 [K], współczynnik wymiany ciepła: 20 [W/(m2*K)]
  • wymiana ciepła między obszarami wlewnicy i odlewu poprzez warstwę rozdzielającą: współczynnik: 1250 [W/(m2*K)] na wszystkich brzegach styku
  • wymiana ciepła między podobszarami wlewnicy: współczynnik: 100000 [W/(m2*K)] (idealny kontakt) na wszystkich brzegach styku
  • po upływie 30 sekund wymiana warunków brzegowych tak by nastąpiła wymiana ciepła odlewu z otoczeniem, współczynnik: 1000 [W/(m2*K)]
Przyjęte temperatury początkowe:
  • odlew: 960 [K]
  • wlewnica: 620 [K]
Pozostałe parametry procesu:
  • sformułoanie krzepnięcia: podstawowe entalpowe
  • model krzepnięcia: pośredni
  • aproksymacja entalpii w przedziale krzepnięcia: pełna
  • krok czasu dla obliczeń: 0.05 [s]
  • liczba kroków czasu: 3000
  • interwał zapisu wyników: 20 (1 [s])
  • nowe warunki brzegowe od kroku: 601 (>30 [s])

Wybrane wyniki







Wszystkie pliki zadania i wyniki znajdziesz w folderze examples\t2.

Spis treści


Grzegorz Szwarc
Data ostatniej modyfikacji: 2002-12-13