基于Anycasting的汽轮机阀体浇注系统优化模拟.PDF

2010 中国铸造活动周论文集 基于Anycasting的汽轮机阀体浇注系统优化模拟 周 扬，申荣华 （贵州大学机械工程学院，贵州 贵阳 550003） 摘要：本文分析了生产中铸造质量要求较高的汽轮机阀体的浇注系统，并对其进行改进。运用铸造模拟仿 真软件 Anycasting 对原浇注系统及改进后浇注系统进行模拟仿真，实验结果表明：改进后浇注系统能获 得优良铸件并且节约了大量钢材。研究对大型铸件工艺设计以及实际生产具有指导意义。 关键词：汽轮机阀体；铸造模拟；优化；浇注系统 Gating System’s Simulation and Optimization of Turbin Valve Based on Anycasting Zhou Yang , Shen Rong hua (Department of Mechanical Engineering, Guizhou University , Guiyang 550003, China) Abstract:This paper analyzes the gating system of turbin Valve which requires higher casting quality , and to improve it .The simulation experiment by casting simulation software Anycasting to original cast system and improved pouring system show that: the improved cast system can be good and save a lot of steel castings. The study has positive significance to large casting process design and actual production. Key words:Turbin Valve;Casting simulation; optimization;Gating system 我国是当今世界铸件产量大国，产量超过 3350 万吨，居世界首位。随着发达国家铸造业向发展中国 家的转移，我国铸造业必将有更大规模的发展。同时，也应该认识到我国铸造生产总体水平还十分落后， 要从铸造大国变成铸造强国，还面临着很大的挑战。经过最近几十年发展，铸造过程计算机模拟仿真已经 进入工程实用化阶段。铸件充型凝固的数值模拟可以帮助工程技术人员在铸件工艺设计阶段就对铸件可能 出现的各种缺陷及其大小、部位和发生的时间予以有效的预测，从而修改工艺设计方案，缩短试制周期， 减少能源及材料的浪费，降低生产成本，提高企业竞争力。 汽轮机阀体是汽轮机中的最重要的部件。由于工作在高温、高压的环境下，因此对阀体的铸造质量要 求较高，铸件内部不允许出现缩松、缩孔等铸造缺陷。本文所研究铸件尺寸大，生产过程复杂。因此对该 铸钢件生产工艺采用 Anycasting 软件进行模拟。 1 铸件充型过程的数值模拟 铸件充型的模拟过程实际是一个流场数值模拟过程。模拟过程采用微分方程求解，这些方程均为偏微 分方程，变量多，求解复杂。对此，科研工作者做了许多研究，提出几种求解技术。 1.1 SIMPLE算法[1] 在求解不可压缩流体的流场问题时，动量方程与连续性方程离散得到的代数方程联立，会得到一个庞 大的方程组。对于工程问题，直接求解几乎是不可能的。1972年，Minnesota 大学的Patankar 与Spalding - 1 - 2010 中国铸造活动周论文集 提出了 SIMPLE 算法。 SIMPLE 算法是不可压缩的流体的动