flow-3d_cast介绍&理论培训教程.pdf

FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training FLOW-3D ®Cast 理论培训 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class 何谓 Flow-3D Cast？  FLOW-3D Cast 是Flow Science公司推出一款针对于铸造工程的专 用版本，其具有简洁友善的中文操作界面、简单的网格设置以及强大的 求解计算核心，让用户快速有效的掌握软件  FLOW-3D Cast 提供了精准的填充流态和凝固缺陷分析，让工程师和 设计者在开模前有所依据，优化设计方案，减少试模次数，进而降低生 产成本  FLOW-3D Cast 为铸造工程提供了一系列物理模型，几乎涵盖所有的 铸造方向应用如重力铸造、高压铸造、低压铸造、消失模铸造、精密 铸造、半固体铸造、挤压铸造等等 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training 课程概要 • 数值计算技术基础 • 几何建立及几何类型 • 固体材料及金属材料 • 边界条件及换热系数 •求解参数及物理模型 • 数值设定、诊断及解决方案 • 后处理结果与输出 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class FLOW-3D®与 FLOW-3D® Cast 区别 • FLOW-3D Cast 与与 FLOW-3D 拥有一样求解器，但FLOW-3D Cast 提 供不同的界面以及多国语言包。

• 该用户界面仅针对于铸造用户，且采用铸造专业术语 • 最新版本V3.5增加了“型芯气体”，“铸铁收缩”模型 ， “射砂”模 型 • FLOW-3D Cast 提供三种版本 I.Basic II.Extended III.Advanced FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class FLOW-3D Cast 用户界面 1 3 2 2 ①菜单栏 ②工具栏 ③快捷栏 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class 常用建模的操作步骤 导入几何或内建几何 定义几何类型 定义固体材料 网格划分 边界条件 定义金属材料 换热系数 求解参数 进阶选项 数值选项 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class FLOW-3D Cast 前处理界面 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class FLOW-3D Cast 求解界面 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class FLOW-3D Cast 后处理界面 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class 注意事项  前处理文档和结果文档是一个文件，其是以SPF为后缀名。

 模拟前，请检查 Minimagics 或 pyADMesh 软件检查STL是否存在问题， 其该软件是免费的  模拟前，将CAD转成的几何模型（*. STL）和前处理档（ *. SPF）放置在 同一路径下，并且前处理档无法用任何文字编辑器（如 Notepad）进行编 辑  档名和路径名必须以英文或数字命名的  结果档可能相当大（数 GB ~ 数十 GB），请先确定硬盘空间是否足够大  计算网格总数量与电脑内存大小有关，请先确定内存是否足够大（建议最 小内存 = 2 GB） FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class  有限差分法的结构化网格及多网格块  FAVOR®– 描述复杂几何特征  TruVOF® – 精准的流态分析  实验验证 第一节 FLOW-3D Cast 技术基础 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training 数值计算基础  完全离散 Navier-Stokes 方程  控制体积法  利用FAVOR ®+有限差分法描述复杂模具及铸 件特征  利用TruVOF®精准的流态分析  提供自动的数值设定 1. 结果的准确性 2. 数值的收敛性  支持多个物理模型 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training xxx Fu RSOR Kuτ ρ G x P z u w y u v x u u t u −−−∆−+−=       +++ ρ∂ ∂ ρ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 11 yyy Fv RSOR Kvτ ρ G y P z v w y v v x v u t v −−−∆−+−=       +++ ρ∂ ∂ ρ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂11 zzz Fw RSOR Kw ρ G z P z w w y w v x w u t w −−−∆−+−=       +++ ρ τ ∂ ∂ ρ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂11 流体的控制方程（N-S 方程） U= (u,v,w) - fluid velocity; P - pressure; G - gravity and non-inertial body acceleration; τ τ- viscous stress tensor; KU- drag (porous baffles, obstacles, mushy zone); RSOR U/r- accelerations caused by mass injection at zero velocity; F- other forces: surface tension, electric forces, mass/momentum sources, particles, user-defined forces. FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class  正交网格有限差分法 I.标量变量是以网格单元体心输出 II.矢量变量是以网格单元面心输出  有助于数值的稳定计算及容易求解 控制体积法 x y z 单元体心: • 压力 • 温度 单元面心 • 速度 • 应力 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training FAVOR ® 技术 FDM+FAVOR ® FDM FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training FAVOR 效果  利用 FAVOR 技术，使复杂曲面的模型也能 够顺利的以矩形网格加以描述，使分析模型 不会失真。

STL 图FLOW-3D 网格图 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training FAVOR 对网格数量的影响  FLOW-3D Cast采用 FAVOR 技术，因此相同的几何造型（如下图）， FAVOR 仅需三个网格就可以描述得很精确，而传统的FDM技术必须 以较多的网格数量才能够达到相同的要求 FAVOR 传统的 FDM FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training 网格数量对几何解析度的影响 至少需要一个以上网格线才可以描述图形特征 若角点不是刚好和网格线重叠，FAVOR后将无法被显示出 来 网格线间的几何面积是利用线性差分取值 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training 多网格块的优点 连接式网格块： 可针对几何造型减少无关的 网格数量 嵌套式网格块： 可提高局部特征的解析度 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class  何谓自由液面? I.液体/气体的界面 II.气体的压力梯度很小 III.两种液体密度比很大  模拟方式 I.不求计算气体部分流场 II.只在界面上给定边界条件 III.不考虑气体界面上的剪应力  节省计算资源 I.不将空的网格列入计算 自由液面模拟 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training • 充填10%时 X光照射结果和模拟很相似 实验验证 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training 实验验证 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast TrainingFlow-3D Cast Training 实验验证 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class 相关软件信息  请查询帮助文件 …\flow3d\CAST3.5\help\html\index.html  请查询 FLOW-3D Cast 电子手册 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class  建立几何  导入几何  从库中几何导入 第二节 FLOW-3D Cast 几何建立 FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class STL（stereolithography ）格式 •大部分CAD软件 都支持 STL 格式输出。

STL 格式导入时，实体几何 会以三角形面完全包覆，转出格式则包含三角形的三个点的坐标，以 及三角形的法线方向所有坐标格式均采用直角坐标系 (Cartesian coordinate system) FLOW-3D Cast Training Class Flow-3D Cast Training FLOW-3D Cast Training Class 注意事项  Flow-3D Cast 直接导入几何的格式为 STL  导入几何时，采用的单位为毫米（mm）  当从CAD转成时，很容易出现三角面丢失及法向向量丢失等等，因此 在做分析前，一定要检查STL  为了保证流态的准确性，建议转成 STL 时，精度尽可能的高  建议几何摆放时，重力场方向一定要在 Z轴负方向 FLOW-3D Cast Training Class Fl。