使用ALE和水平设置方法在感应炼中数值模拟自由表面变形和融动
Pablo Garcia-Michelena1, Emilio Ruiz-Reina2, Olaia Gordo-Burgoa1
1Mechanical and Manufacturing Department, Mondragon University, 20500 Mondragon, Spain.
Materials (Basel, Switzerland)
|January 11, 2025
概括
任意拉格朗-欧勒尔 (ALE) 方法在感应炼中准确地模拟液体金属的自由表面变形,其性能优于水平设置 (LS) 方法. 这种进步为工业应用提供了更好的计算效率和精度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算流体动力学的流体动力学.
- 电磁主义 电磁主义
背景情况:
- 感应炼对于金属加工至关重要.
- 准确建模自由表面变形对于过程优化至关重要.
- 像水平设置 (LS) 这样的现有方法在模拟复杂的流体动力学方面存在局限性.
研究的目的:
- 为了比较固定网格水平集 (LS) 和移动网格任意拉格朗日-欧勒尔 (ALE) 方法来建模无液体金属表面变形.
- 评估两种方法的准确性,收性和计算效率.
- 用半工业感应炉的实验数据验证模拟结果.
主要方法:
- 数字模拟将磁场与流水力学结合起来.
- 使用LS和ALE配方实现自由表面跟踪.
- 模拟自由表面形状和磁场的实验验证.
主要成果:
- 与LS方法相比,ALE方法在融合和计算效率方面表现优越.
- ALE模拟准确地复制了实验自由表面配置文件,避免了LS.所见的拓异常.
- 由于网格扭曲,ALE方法在高功率,低质量场景中遇到了趋同问题.
结论:
- ALE方法是一种更精确,更有效的工具,用于模拟诱导炼中液体金属自由表面变形.
- 基于ALE的模拟可以作为工业感应融工艺的宝贵优化工具.
- 需要进一步发展,以应对在特定运行条件下的ALE融合挑战.
