低压铸造充型过程水模拟速度场可视化技术.doc

低压铸造充型过程水模拟速度场可视化技术 种铸造及有色合金2005年第25卷第7期 低压铸造充型过程水模拟速度场可视化技术 赵忠兴,王松涛翟玉春 (1.东北大学;2.沈阳理工大学) 摘要以物理模拟技术,图像处理技术和计算机技术为基础,采用水模拟计算机可视化技术,观察和记录液体充型过程 的图像信息.运用数字视频处理中的运动补偿技术对获取的流动状态图像进行分析,对低压铸造水模拟充型过程的二维 速度场进行了计算,建立了量化的流动场.实现了铸造充型过程水模拟技术的量化分析. 关键词低压铸造;水模拟;速度场;计算机可视化 中图分类号TG249.2;TP311文献标志码A文章编号1001—2249(2005)07—0413—03 铸造金属液充型过程是极其复杂的高温,动态,瞬时简单明了.在被测流体中放人随动性较好的某种示踪 过程,直接观察难度较大,在这个过程中产生氧化,飞溅,卷粒子,将要研究的区域用激光片光源照亮,通过某种记 气和冲击破坏等一系列化学变化和物理变化,会对铸件内录设备,将要研究的流场的流动过程记录下来,然后通 部缺陷的产生有着重要的影响.在对金属液充型过程的过图形图像学中的相关技术,找出同一粒子在两幅图像 研究中,水模拟技术是常用的研究方法,但传统的水模拟上的位置,根据计算公式:=as/(t一t);式中:a为 技术只能实现定眭的分析,研究过程仅局限于流动过程的物像比;.s为距离;t一t为时间间隔就可以计算出要求 显示_1.2J,其非量化的研究限制了水模拟技术的发展.随的速度矢量. 着计算机技术,图像处理技术以及激光技术的发展,各领PIV技术的关键在于建立检测粒子图像位移的算 域的可视化技术应运而生.在液体流场可视化技术的发法.由于本文是对铸造充填过程中的速度场进行研究, 展中,上世纪8o年代开始发展起来的PⅣ(胁iclelinage液体流动速度较快,处于紊流状态,而且粒子数量较多, Veloeimetry)技术则是在流场显示的基础上,利用计算机图所以基于BICC算法的PIV技术[6]和对应于低粒子密度 形图像学高速有效的算法,对获得的流场图像进行定量化图像的4帧一Prv算法等都是不合适的.综合考虑计 研究,使流动可视化研究发生从定性到定量的飞跃[3,4].算速度以及精度的要求,决定采用数字视频处理中用到 的运动补偿技术[,8l. lPIV基本原理及图像处理算法1. 2图像处理算法 运动补偿技术通常包括如下一些处理:①从图像中 1?1PIV技术基本原理分割出运动目标 ;②对运动目标进行估值;③用位移估 PIV技术是一种流场显示技术,其基本原理非常值进行补偿预测;④对预测信息进行编码.这里主要用 收稿日期:2OO5—0l一26 第一作者简介:赵忠兴,男,1963年出生,副教授,沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳(110168).电话:024E—mail:一teache@163.eorn 图7浸渗结束显示温度分布 4结语 介绍了液一固挤压复合材料工艺仿真平台的设计及集 成方法,重点阐述了在平台建立过程中需解决的两个关键 技术问题:一是利用APDL文件封装ANSYS软件,以达到 分析计算特定工程实际问题的目的;二是用VC语言开发 界面而将Matlab作为后台引擎,使操作用户只需输人工程 中所需的参数便可运行已有的Matlab算法进行计算. 参考文献 1QiLH,ShiZK,LiHJeta1.SimulationofLiquidInfiltrationandSemi—solid ExtmsionforCompositeTubesbyQuasi-couplingqIhermal—mechanicalFinite 日ementMe~od.JournalofMaterialsScience,2003,38(17):3669—3675 2QiLH,UHJ,CuiPLeta1.Fom~ingofTubesandBarsofAlumina/LY12 Comtx~itesbydExtrusionProc~.TransactionsofNonferrousMetalsSo— cietyofChina,2003.13(4):803～808 3孙昌爱,金茂忠,刘超.软件体系结构研究综述.软件,2002,13 (7):1228—1237 4龚曙光,谢桂兰.ANSYS操作命令与参数化编程.北京:机械工业出版 社,2OO4. 5刘志俭.Matlab应用程序接口用户指南.北京:科学出版社.2000. 6贾振华,齐建玲,李望雷等.Matlab与VisualC++的混合编程.华北航 天工业学院,2OO3,13(1):35 (编辑:张正贺) 413 种铸造及有色合金2005年第25卷第7期 到了①和②.在具体实现上,采用目前通用的块匹配技 术实现目标