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  本文關鍵詞：鋁合金超聲凝固溶池流場數值模擬及試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中南大學》 2009年

鋁合金超聲凝固溶池流場數值模擬及試驗研究

謝恩華  

【摘要】： 在鋁合金的鑄造過程中施加超聲外場技術是當前國際研究的熱點和未來鑄造技術的一個新的發(fā)展方向,超聲波在金屬熔體中產生的空化和聲流效應可以明顯改善成型鑄錠的組織和性能,本文主要以鋁合金超聲鑄造為切入點,研究以下幾方面內容: 1、通過測量超聲工具桿端面在空氣中的位移振幅,應用多介質聲波傳輸理論對工具桿在鋁合金熔體中的聲壓分布進行計算,得到了工具桿在鋁合金熔體中產生的聲壓場分布。在對空化理論以及空化閾值的影響因素進行分析后,結合熔體的聲壓場分布,得出在本試驗條件下超聲設備在鋁合金熔體中所產生的空化場約為工具桿端面下30mm范圍內。 2、通過對熔體中的Eckart聲流現象進行理論分析,考慮流體方程各參量的二階項的基礎上,經過分析和推導,得到了Eckart聲流驅動力的表達式。應用流體仿真軟件Fluent對置于坩堝中的7050鋁合金熔體超聲處理過程進行數值模擬,通過對熔體內的超聲吸收系數進行分析和計算后得到試驗條件下的聲流驅動力值,隨后通過UDF函數將其添加到Fluent的計算過程中進行模擬計算,模擬結果表明:在輸出功率為170W的超聲波的作用下,在坩堝的可流動區(qū)域內,形成了大規(guī)模的Eckart聲流現象;高速并不是聲流的特點;在液相區(qū)域內位于工具桿對稱軸線上的軸向速度幅值呈先增大后減小的趨勢;仿真得到的最大軸向速度幅值與Eckart聲流軸向速度經典公式計算值在一個數量級上,但在出現位置上與其有偏差;聲流驅動力增大時,最大軸向速度幅值并不隨著線性增大,驅動力的增大影響了溫度場和聲流范圍;隨著容器規(guī)模的增大,最大軸向速度幅值也隨著迅速增大,但隨后增長幅值漸小。 3、根據仿真模擬條件,進行鋁合金超聲坩堝鑄造試驗,試驗結果發(fā)現了從工具桿端面至坩堝壁面的一條超聲作用區(qū)域分界線,結合空化場的分析和聲流場的數值模擬結果,間接證明了超聲聲流對鑄錠細晶區(qū)域的貢獻。鋁合金的超聲半連鑄試驗結果證明了超聲波在半連鑄領域具有同樣的細晶效果,對比澆鑄口引起的外流場和超聲流場,可知聲流現象在半連鑄試驗中對于細晶區(qū)域的貢獻很小,可以忽略不計。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TG27
【目錄】：

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中國期刊全文數據庫 前10條

1 馬立群，舒光冀，，陳鋒;金屬熔體在超聲場中凝固的研究[J];材料科學與工程;1995年04期

2 李新濤;高學鵬;李廷舉;李喜孟;金俊澤;殷國茂;;連鑄過程中超聲細晶技術研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年03期

3 陳鋒,舒光冀,馬立群,何德坪;高能超聲作用下數種金屬基復合材料的制備及機制[J];復合材料學報;1998年03期

4 王連澤,席葆樹;聲場對流場影響的研究[J];工程力學;2000年05期

5 潘蕾,陳鋒,吳申慶,朱和國,李斌斌,沈細榮;高能超聲作用下金屬基復合材料的制備[J];機械工程材料;2003年07期

6 胡化文,陳康華,黃蘭萍,劉紅衛(wèi);超聲熔體處理對Al-Zn-Mg-Cu合金顯微組織和性能的影響[J];金屬熱處理;2005年05期

7 霍彥明,葉兆雄,宋文章,吳敏,王智彪;用錐面靶測量大口徑聚焦換能器聲功率的計算討論[J];聲學技術;2002年04期

8 譚敦強 ,黎文獻;Al-Ti-C晶粒細化劑對工業(yè)純鋁的晶粒細化[J];特種鑄造及有色合金;2003年02期

9 馮偉駿,譚家隆,李喜孟,李光;功率超聲對Pb-Sn合金凝固行為的影響[J];鑄造;2004年05期

10 王俊,周堯和,舒光冀,張力寧;用高能超聲制備金屬基復合材料的現狀與發(fā)展[J];鑄造;1997年12期

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 溫俊杰,李薦;超聲波強化冶金過程研究進展[J];四川有色金屬;2002年04期

2 鐘賽意,湯國輝,王善榮;功率超聲波在農產品加工中應用的研究進展[J];安徽農業(yè)科學;2005年08期

3 屠康,馬龍,潘秀娟;敲擊振動無損檢測3種梨果實品質參數的研究[J];安徽農業(yè)大學學報;2005年01期

4 韓秀甫,滕永平,吳迪,吳軍芳,張娜,王立新;超聲換能器暫態(tài)聲場的理論分析與計算[J];安慶師范學院學報(自然科學版);2004年03期

5 劉玲霞;用于復合防彈衣的鋁合金面板的改進[J];兵器材料科學與工程;2003年03期

6 胡銳,朱冠勇,畢曉勤,李金山;液相浸滲用多孔預制體制備的研究現狀[J];兵器材料科學與工程;2004年05期

7 潘祥生;邢立華;李勛;張德遠;;聚焦式超聲懸浮[J];北京航空航天大學學報;2006年01期

8 尹鳳福,李謀渭,張少軍,李東明;鋁箔軋機中生成熱分配的實驗及分析[J];北京科技大學學報;2003年06期

9 張少軍，周紀華，高永生，倫怡馨，王再英;鋁合金熱塑性變形流動應力及其數學模型[J];北京科技大學學報;1996年03期

10 張宏波,葛蘊珊,楊登峰,韓秀坤,張付軍;基于傳遞矩陣方法的排氣消聲器計算機輔助設計[J];北京理工大學學報;2004年05期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 呂超;梁小平;高永揚;王劍臣;岳雪梅;辛少波;;氧化鋁功能纖維的制備及其應用[A];第六屆功能性紡織品及納米技術應用研討會論文集[C];2006年

2 謝延翠;;485鋁合金復合板材的研制[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協年會論文集（一）[C];2007年

3 金永麗;李保衛(wèi);趙增武;武文斐;龔智軍;;氧氣頂吹轉爐冶煉初期二次燃燒流場PIV測試研究[A];第二屆全國背散射電子衍射（EBSD）技術及其應用學術會議暨第六屆全國材料科學與圖像科技學術會議論文集[C];2007年

4 趙言誠;苑立波;;二維聲子晶體異質結聲波導特性研究[A];第六屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（10）[C];2007年

5 倪園;程建政;張德俊;周玉祿;;利用頻散補償法消除蘭姆波頻散效應[A];2007'湖北·武漢NDT學術年會論文集[C];2007年

6 徐國勝;崔覺梅;;聲波清灰對除塵效率的影響[A];第十屆全國電除塵、第二屆脫硫學術會議論文集[C];2003年

7 吳圣川;劉建華;;鋁合金激光-電弧復合焊的三維有限元模擬[A];湖北省暨武漢焊接學會成立二十五周年2005年焊接學術年會文集[C];2005年

8 楊善來;張學糧;史清宇;李鴻克;李亭;;鋁合金LF6攪拌摩擦焊工藝及性能研究[A];安徽省焊接技術交流會論文集[C];2006年

9 胡志海;劉傳紹;;超聲去應力變幅桿設計及修正[A];2007年中國機械工程學會年會之第12屆全國特種加工學術會議論文集[C];2007年

10 馮中營;吳勝舉;周鳳梅;黃利波;;超聲及其聯用技術的殺菌效果[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（上）[C];2007年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 袁武華;多層噴射沉積制備大尺寸耐熱鋁合金管坯的研究[D];中南大學;2001年

2 呂瓊瑩;微機械壓電微電機原型機的研究[D];中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;2001年

3 羅震;鋁合金電阻點焊過程質量檢測及控制方法的研究[D];天津大學;2003年

4 蔣奇;管道缺陷漏磁檢測量化技術及其應用研究[D];天津大學;2003年

5 張穎;納米結構型有機/無機復合微球的微凝膠模板法制備研究[D];陜西師范大學;2003年

6 鄭祥明;膠接接頭強度及環(huán)境退化的超聲波無損定征[D];北京工業(yè)大學;2003年

7 程曉敏;材料的滲碳層特性及其渦流測試系統的研究[D];武漢理工大學;2003年

8 易仕和;超聲速自由漩渦氣動窗口及其光學質量的研究[D];中國人民解放軍國防科學技術大學;2003年

9 熊正愛;高強度聚焦超聲治療子宮肌瘤的研究[D];重慶醫(yī)科大學;2003年

10 解文軍;聲懸浮優(yōu)化設計理論及其應用研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 王三德;納米銀溶膠中熱彈光聲信號的特性及液體中光穿透效應時聲波的影響[D];陜西師范大學;2000年

2 趙方芳;利用聲發(fā)射技術研究高聚物粘結炸藥的損傷與斷裂特性[D];中國工程物理研究院北京研究生部;2000年

3 張春霞;部分還原MnO_2和改性MnO的制備及電化學性能研究[D];新疆大學;2001年

4 陳永祿;經高效熔體處理的易拉罐用鋁材微觀組織與力學性能研究[D];福州大學;2002年

5 郭華;基于PCI總線的虛擬超聲波探傷儀的實現[D];南京航空航天大學;2002年

6 趙蔚;全數字超聲診斷設備中高性能數字掃描變換系統的研制[D];西安電子科技大學;2002年

7 吳勃;封閉空間高頻聲脈沖響應場的計算機模擬[D];華北電力大學;2002年

8 朱玉芳;小口徑管道無纜型超聲波檢測系統總體設計及實驗研究[D];南京理工大學;2002年

9 朱旭寧;復頻聚焦超聲激活血卟啉對離體腫瘤細胞K_（562）及SW480殺傷效應研究[D];陜西師范大學;2002年

10 趙鋒;BFe30-1-1白銅管坯的熱型連鑄[D];廣東工業(yè)大學;2002年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 羅登林,丘泰球,盧群;超聲波技術及應用(Ⅰ)——超聲波技術[J];日用化學工業(yè);2005年05期

2 李新濤;趙建強;寧紹斌;李廷舉;李喜孟;金俊澤;殷國茂;;功率超聲對水平連鑄Al-1％Si合金凝固的影響[J];稀有金屬材料與工程;2006年S2期

3 馬立群,廖恒成;金屬熔體中高強超聲空化氣泡運動的數值研究[J];東南大學學報(自然科學版);1998年04期

4 馬海峰,周桃生;壓電陶瓷機械品質因數Q_m及其溫度穩(wěn)定性[J];湖北大學學報(自然科學版);2003年01期

5 劉全宏;代樂;齊浩;;超聲空化機理及其在抗癌領域應用的研究進展[J];臨床超聲醫(yī)學雜志;2006年04期

6 朱昌平,馮若,何世傳,單鳴雷,張紅蘋;用三種方法研究雙頻超聲空化增強效應[J];南京大學學報(自然科學版);2005年01期

7 林仲茂;20世紀功率超聲在國內外的發(fā)展[J];聲學技術;2000年02期

8 陳思忠;我國功率超聲技術近況與應用進展[J];聲學技術;2002年Z1期

9 馬雪花,蔣鑫元;壓電換能器導納圓圖的測定[J];天津科技大學學報;2004年02期

10 陳謙;鄒欣曄;程建春;;超聲波聲孔效應中氣泡動力學的研究[J];物理學報;2006年12期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 吳先梅;瞬態(tài)單一聲空化氣泡的動力學過程及空化發(fā)光[D];中國科學院研究生院（聲學研究所）;2003年

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 王捷;單一超聲空化氣泡動力學過程的數值分析[D];陜西師范大學;2006年

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