基于OpenFOAM的鋁型材熱擠壓過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來，鋁型材因其具有比重小、比強(qiáng)度高、以及外形美觀等優(yōu)點(diǎn)在建筑、交通運(yùn)輸和機(jī)械設(shè)備制造等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。而隨著型材品種的增多以及型材截面形狀復(fù)雜度的增加，擠壓模具的設(shè)計(jì)難度逐漸提高，傳統(tǒng)的鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，模具生產(chǎn)效率較低，已經(jīng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，而數(shù)值分析方法的快速發(fā)展，為擠壓模具的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
　　目前在擠壓過程數(shù)值模擬中常用的數(shù)值分析方法有有限元法和有限體積法。采用有限體積法模擬擠壓過

2、程時(shí)，可避免采用有限元法時(shí)出現(xiàn)的不能正確模擬材料的焊合行為（如DEFORM軟件）和不能模擬材料的非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程（如HyperXtrude軟件）的問題。
　　為此，本文旨在在開源計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件OpenFOAM平臺下開展基于有限體積法的鋁型材穩(wěn)態(tài)熱擠壓及非穩(wěn)態(tài)熱擠壓過程數(shù)值模擬研究，主要工作及結(jié)論有:
　　(1)基于OpenFOAM平臺編寫了鋁型材熱擠壓過程數(shù)值模擬所需要的速度邊界條件、溫度邊界條件及本構(gòu)模型程序。<

3、br>　　(2)基于穩(wěn)態(tài)求解器simpleFoam源代碼開發(fā)了可以用于模擬鋁型材穩(wěn)態(tài)熱擠壓過程的求解器，并分別模擬了H形型材、不規(guī)則截面型材和空心型材的穩(wěn)態(tài)熱擠壓過程，通過與商業(yè)有限元軟件HyperXtrude的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較，證明了本文構(gòu)建的鋁型材穩(wěn)態(tài)熱擠壓過程數(shù)值模擬系統(tǒng)的可行性。
　　(3)編寫了移動(dòng)網(wǎng)格操作模型代碼，完善了interDyMFoam求解器中界面追蹤算法的代碼，最后開發(fā)了可以用于模擬鋁型材非穩(wěn)態(tài)熱擠壓過程