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基于PTV的钛合金离心铸造物理模拟流速表征汇报人：2024-01-20

引言PTV技术原理及在离心铸造中的应用钛合金离心铸造物理模拟实验设计

基于PTV的钛合金离心铸造流速表征结果分析数值模拟验证与优化建议提出结论与展望

引言01

钛合金在航空、航天、医疗等领域的应用日益广泛，其离心铸造工艺对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。离心铸造过程中，金属液的流动状态直接影响铸件的质量和性能，因此，对流速进行准确表征是优化离心铸造工艺的关键。基于PTV（ParticleTrackingVelocimetry）技术的流速表征方法具有非接触、高精度、实时测量等优点，为钛合金离心铸造工艺的优化提供了有力支持。研究背景和意义

01国内外学者在钛合金离心铸造工艺方面开展了大量研究，主要集中在工艺参数优化、缺陷控制、组织性能改善等方面。02在流速表征方面，传统方法如LDA（LaserDopplerAnemometry）、PIV（ParticleImageVelocimetry）等已得到广泛应用，但存在测量精度低、无法实现三维测量等问题。03PTV技术作为一种新兴的流速表征方法，具有高精度、三维测量等优点，在钛合金离心铸造领域的应用前景广阔。国内外研究现状及发展趋势

010405060302研究目的：建立基于PTV的钛合金离心铸造物理模拟流速表征方法，揭示金属液流动规律，为优化离心铸造工艺提供理论支持。研究内容1.构建钛合金离心铸造物理模拟实验系统，实现金属液流动过程的可视化。2.基于PTV技术，开发适用于钛合金离心铸造的流速表征算法，实现金属液流动速度的高精度测量。3.通过实验验证PTV流速表征方法的准确性和可靠性，并探讨不同工艺参数对金属液流动规律的影响。4.结合数值模拟方法，揭示钛合金离心铸造过程中金属液的流动机制和缺陷形成机理。研究目的和内容

PTV技术原理及在离心铸造中的应用02

粒子追踪测速（PTV）是一种基于图像处理和计算机视觉的技术，用于测量流体中粒子的速度和运动轨迹。在PTV技术中，通过在流体中加入示踪粒子，并使用高速摄像机捕捉粒子运动图像，然后通过图像处理算法提取粒子位置信息，进而计算粒子的速度和加速度等运动参数。PTV技术具有高时空分辨率、非接触测量和适用于复杂流动等优点，因此在流体力学领域得到了广泛应用。PTV技术基本原理

离心铸造是一种利用离心力将金属液浇注到模具中并凝固成形的铸造方法，具有生产效率高、铸件质量好等优点。在离心铸造过程中，金属液的流动状态对铸件的质量和性能具有重要影响。因此，准确表征金属液的流速分布对于优化离心铸造工艺、提高铸件质量具有重要意义。通过流速表征，可以了解金属液在模具中的填充情况、凝固过程中的补缩行为以及可能出现的缺陷等信息，为工艺优化提供有力支持。离心铸造中流速表征的重要性

PTV技术在离心铸造中的应用010203PTV技术可用于离心铸造过程中金属液流速的实时测量和表征。通过在金属液中加入示踪粒子并使用高速摄像机捕捉粒子运动图像，可以获取金属液在离心铸造过程中的详细流动信息。利用PTV技术，可以分析金属液在模具中的流动路径、速度分布以及湍流强度等参数，进而评估离心铸造工艺的合理性。通过对比不同工艺参数下金属液的流速表征结果，可以优化离心铸造工艺参数，提高铸件质量和生产效率。同时，PTV技术还可以用于研究离心铸造过程中的缺陷形成机理和预防措施。

钛合金离心铸造物理模拟实验设计03

钛合金材料选择具有优良力学性能和耐腐蚀性的钛合金，如TC4、TA15等，作为实验材料。辅助材料准备用于铸造过程中的辅助材料，如型砂、涂料、冒口、冷铁等。材料准备对钛合金进行熔炼、浇铸、热处理等工艺处理，以获得符合实验要求的钛合金铸件。实验材料选择与准备030201

离心铸造机选择适当的离心铸造机，根据实验需求进行调试和设置。测温系统搭建测温系统，实时监测钛合金熔体及铸型的温度。数据采集与处理系统建立数据采集与处理系统，记录实验过程中的各种参数，如转速、温度、压力等。实验装置搭建及调试

实验后处理对铸件进行后处理，如热处理、机加工等，以获得符合要求的钛合金铸件。对实验数据进行整理和分析，评估离心铸造工艺对钛合金铸件性能的影响。实验前准备对离心铸造机进行检查和调试，确保设备正常运行；准备好实验所需的钛合金材料和辅助材料。铸造过程将钛合金熔体浇入旋转的铸型中，通过离心力使金属液紧贴铸型内壁，形成所需形状的铸件。参数设置根据实验需求，设置合适的离心铸造参数，如转速、温度、时间等。同时，实时监测并记录实验过程中的各种参数变化。实验过程及参数设置

基于PTV的钛合金离心铸造流速表征结果分析04

03在铸件的不同部位，金属液的流速存在显著的差异，这种差异会对铸件的质量和性能产生重要影响。01在钛合金离心铸造过程