周学君，陈　丁

(1. 黄冈师范学院 数理学院，湖北 黄州 438000；2. 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京 210098)



基于SPH方法的铸造充型过程数值研究

周学君1,2，陈丁2

(1. 黄冈师范学院 数理学院，湖北 黄州 438000；2. 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京 210098)

数值方法模拟铸造充型过程一直是铸造学科的研究热点，考虑利用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH)方法研究铸造充型过程。SPH方法是一种成熟的无网格粒子数值计算方法，特别适合模拟大变形问题。在建立充型过程的计算模型的基础之上，通过弓形件和环形件两个充型的水模拟算例，并与实验和文献中结果比较，展示了本文SPH算法在处理铸造充型问题中的优势。

光滑粒子流体动力学；铸造充型；无网格；数值模拟

铸造是基础工业中重要的工艺方法，它利用液态金属的流动性，在特定形状的铸模的约束下，把金属材料制造成各种用途的铸件。充型过程是铸件成型的第一个阶段，过程中伴随着一系列的复杂的物理和化学变化，易发生铸件缺陷对铸件的产品质量产生重要影响；特别是在充型过程中，型腔始终是密闭状态，很难直接观测金属流在型腔内的运动规律。数值模拟为铸造充型过程的研究提供了一种方便廉价的思路，不仅可以帮助工程师直接观察到金属流在型腔内的流动状态，而且再现性好，缩短产品开发周期和降低成本。

铸造充型过程的模拟是通过求解一系列的守恒方程，得出腔内流体的运动规律；主要困难在于守恒方程中压力的计算和自由表面的位置、形状的判断。……