基于ProCAST的薄壁叶片熔模精铸过程模拟 被引量：11

1

作者 曹岩 张浩 +1 位作者 石亚茹 黄亮 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1226-1229,共4页

利用铸造模拟技术对铸件充型凝固过程进行分析,可以大大降低成本,缩短试制周期。基于此,利用ProCAST软件对薄壁叶片的熔模精铸过程进行数值模拟,通过分析铸造缺陷,提出从浇注系统结构和浇注工艺参数两方面进行工艺优化,获得了合格的铸件。

关键词 熔模精铸 PROCAST 空心叶片 数值模拟

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基于ProCAST二次开发的叶片LMC凝固特征模拟 被引量：10

2

作者 唐宁 闫学伟 +1 位作者 许庆彦 柳百成 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期347-351,共5页

燃气涡轮单晶叶片往往具有空心的复杂曲面结构和缘板、叶冠等横截面的突变,非常容易形成杂晶等缺陷。液态金属冷却(LMC)作为一种新型的定向凝固工艺有望解决这一问题,但是尚需用数值模拟进行辅助优化。文中建立了LMC数理模型,通过对ProC... 燃气涡轮单晶叶片往往具有空心的复杂曲面结构和缘板、叶冠等横截面的突变,非常容易形成杂晶等缺陷。液态金属冷却(LMC)作为一种新型的定向凝固工艺有望解决这一问题,但是尚需用数值模拟进行辅助优化。文中建立了LMC数理模型,通过对ProCAST二次开发建立了浸入过程动态复合边界条件,实现了叶片LMC工艺下的温度场和枝晶参数的数值模拟,考察了工艺对温度梯度、糊状区形态、缺陷指数等凝固特征的影响。LMC能够得到比传统工艺更高的温度梯度和更小的糊状区宽度,在叶片厚大部位能够缩短局域凝固时间,得到更细的枝晶。同时,由于LMC的糊状区形态有利于单晶组织在缘板的推进,抑制了杂晶形核,因而提高了许用拉速,有利于提高生产效率和进一步细化组织、避免雀斑偏析和等轴晶转变(CET)趋势。 展开更多

关键词 空心叶片 LMC PROCAST 二次开发 数值模拟

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基于ProCAST软件的镍基中空叶片定向凝固过程模拟 被引量：5

3

作者 章璐 黄兴民 +1 位作者 杨树龙 戴光泽 《铸造技术》 CAS 北大核心 2014年第1期81-85,共5页

采用ProCAST铸造仿真软件对镍基中空叶片定向凝固过程进行仿真模拟。结果表明:当界面换热系数恒定为1 500 W/m2·K时,随着抽拉速率逐渐降低,糊状区最小宽度从66.4 mm(v=8 mm/min)降低为39.1 mm(v=2mm/min);当抽拉速率恒定为2 mm/min... 采用ProCAST铸造仿真软件对镍基中空叶片定向凝固过程进行仿真模拟。结果表明:当界面换热系数恒定为1 500 W/m2·K时,随着抽拉速率逐渐降低,糊状区最小宽度从66.4 mm(v=8 mm/min)降低为39.1 mm(v=2mm/min);当抽拉速率恒定为2 mm/min时,随着界面换热系数降低,糊状区最小宽度从74.5 mm(H=1 500 W/m2·K)降低为39.1 mm(500 W/m2·K);抽拉速率和界面换热系数分别为2 mm/min和1 500 W/m2·K时,中空叶片最大位移量约为0.05 mm,可获得一定的尺寸精度。 展开更多

关键词 中空叶片 定向凝固 数值模拟 界面换热系数 抽拉速率

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实体元空心叶片鸟撞流固耦合研究及数值模拟 被引量：5

4

作者 刘建明 蒋向华 +1 位作者 王东 马永峰 《航空发动机》 2013年第2期70-74,89,共6页

针对大涵道比航空发动机工作过程中常见的鸟撞问题,基于MSC.Dytran软件,研究了实体元平板鸟撞流固耦合数值模拟方法;在此基础上,建立了鸟撞实体元空心叶片转子级有限元模型,模拟了叶片遭受鸟撞发生失效的过程,并进行相应计算。结果表明... 针对大涵道比航空发动机工作过程中常见的鸟撞问题,基于MSC.Dytran软件,研究了实体元平板鸟撞流固耦合数值模拟方法;在此基础上,建立了鸟撞实体元空心叶片转子级有限元模型,模拟了叶片遭受鸟撞发生失效的过程,并进行相应计算。结果表明:鸟体密度、叶片的屈服应力和硬化模量对叶片初始撞击应力响应峰值的影响较大,且屈服应力和硬化模量的增加分别会提高和减小恒定流动的应力峰值;鸟体体积模量对叶片应力响应的影响较小;叶片的弹性模量的增加对叶片初始撞击应力响应峰值的影响较小,但会显著提高恒定流动的应力峰值。 展开更多

关键词 鸟撞 实体元 空心叶片 流固耦合 数值模拟 航空发动机

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基于流固耦合的实体元空心叶片鸟撞数值模拟 被引量：5

5

作者 刘建明 蒋向华 +2 位作者 武卉 马永峰 王东 《航空发动机》 2011年第2期8-11,4,共5页

针对通用流固耦合算法在模拟实体元结构破坏上的不足,以MSC.DYTRAN软件为平台,研究了不考虑和考虑失效的实体元平板叶片流固耦合数值模拟方法。在此基础上,建立了实体元空心叶片鸟撞瞬态动力学有限元模型,计算分析了叶片在稳定旋转状态... 针对通用流固耦合算法在模拟实体元结构破坏上的不足,以MSC.DYTRAN软件为平台,研究了不考虑和考虑失效的实体元平板叶片流固耦合数值模拟方法。在此基础上,建立了实体元空心叶片鸟撞瞬态动力学有限元模型,计算分析了叶片在稳定旋转状态下遭受不同密度、长度、半径及速度鸟体撞击下的叶片应力的瞬态响应,计算表明:上述参数值增加均会增大叶片的应力峰值,并且对应力峰值的影响都不是线性的。最后模拟了叶片的失效过程。 展开更多

关键词 航空航天推进系统 空心叶片 鸟撞 数值模拟 实体元结构 流固耦合

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单晶空心涡轮叶片凝固过程变形数值模拟研究 被引量：1

6

作者 弓成美琪 汪东红 +3 位作者 吴文云 祝国梁 疏达 付超 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2022年第8期951-955,共5页

针对燃气轮机空心涡轮叶片在定向凝固过程中应力、应变复杂,导致铸件尺寸超差的问题,基于ProCAST软件,模拟了大尺寸单晶叶片定向凝固的变形过程,研究了不同工艺下的涡轮叶片应力场与位移场,分析了铸造工艺参数对叶片尺寸变形的影响。结... 针对燃气轮机空心涡轮叶片在定向凝固过程中应力、应变复杂,导致铸件尺寸超差的问题,基于ProCAST软件,模拟了大尺寸单晶叶片定向凝固的变形过程,研究了不同工艺下的涡轮叶片应力场与位移场,分析了铸造工艺参数对叶片尺寸变形的影响。结果发现,浇注温度为1530℃和抽拉速率为5 mm/min时,选取的叶片截面变形量最小。叶片变形尺寸预测可为尺寸精度控制提供指导。 展开更多

关键词 空心叶片 定向凝固 尺寸变形 数值模拟

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汽轮机末级空心叶片热拉延成形研究

7

作者 向荣 周杰 +1 位作者 刘杰 李鑫 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期20-25,共6页

针对传统的热压成形工艺不适合成形具有变截面复杂型线、大尺寸的空心叶片的问题,提出了一种适用于大尺寸、变截面复杂型线空心叶片的热拉延成形工艺.该工艺采用＂上模-压边圈-下模＂的结构形式,当叶片成形时压边圈与上模对加热的板料... 针对传统的热压成形工艺不适合成形具有变截面复杂型线、大尺寸的空心叶片的问题,提出了一种适用于大尺寸、变截面复杂型线空心叶片的热拉延成形工艺.该工艺采用＂上模-压边圈-下模＂的结构形式,当叶片成形时压边圈与上模对加热的板料有力的作用,有效限制了叶片在成形过程中的自由流动,使材料得到较好变形,减少由于材料自由流动导致的回弹和扭曲.通过数值模拟分析了热拉延成形后叶片的成形质量和回弹量规律,确定了一组优化的成形工艺参数.根据得到的工艺参数进行了零件试制,通过回弹补偿最终得到满足产品质量要求、成形状态良好、尺寸精度较高的叶片背弧及内弧. 展开更多

关键词 末级空心叶片 热拉延成形 数值模拟 工艺试验 回弹

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高温合金单晶叶片定向凝固过程的宏微观数值模拟 被引量：13

8

作者 唐宁 孙长波 +2 位作者 张航 许庆彦 柳百成 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2298-2303,共6页

基于有限元和Panda热动力学数据库建立了单晶叶片真空熔模铸造定向凝固过程的数理模型,对不同工艺下单晶叶片试样凝固过程中的温度场、糊状区演变及枝晶二次臂间距进行了仿真,研究了缺陷形成机理和规律。计算结果与实验吻合良好。计算... 基于有限元和Panda热动力学数据库建立了单晶叶片真空熔模铸造定向凝固过程的数理模型,对不同工艺下单晶叶片试样凝固过程中的温度场、糊状区演变及枝晶二次臂间距进行了仿真,研究了缺陷形成机理和规律。计算结果与实验吻合良好。计算结果显示,拉速大时二次臂细小,但杂晶产生的趋势加大;拉速小时杂晶不易形成,但二次臂增粗。对实际空心薄壁复杂单晶叶片定向凝固过程的模拟研究表明,二次臂间距在叶身部分分布比较均一,3.5mm/min抽拉时有可能在缘板处产生杂晶。采用变拉速工艺,不仅可避免杂晶缺陷,还能保证工件大部分枝晶细小,提高生产效率和成品率。 展开更多

关键词 空心单晶叶片 定向凝固 热动力学数据库 二次臂间距 数值模拟

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空心叶片LMC定向凝固温度场和微观组织模拟 被引量：8

9

作者 唐宁 张航 +1 位作者 许庆彦 柳百成 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期561-565,共5页

基于自主开发的Teccast软件建立了LMC动态综合边界条件和微观组织演变模型,对不同工艺的叶片凝固过程进行了数值模拟。结果表明,与传统方法相比,LMC可得到更窄的糊状区,尤其在厚大部位防止了糊状区的宽化。同时,由于LMC具有更高的温度梯... 基于自主开发的Teccast软件建立了LMC动态综合边界条件和微观组织演变模型,对不同工艺的叶片凝固过程进行了数值模拟。结果表明,与传统方法相比,LMC可得到更窄的糊状区,尤其在厚大部位防止了糊状区的宽化。同时,由于LMC具有更高的温度梯度,并且减小了糊状区下凹的趋势,从而能在更高的拉速下避免杂晶。对于空心单晶叶片,可以在热应力允许的范围内使用更高的拉速来提高生产率。 展开更多

关键词 空心单晶叶片 液态金属冷却 定向凝固 微观组织 数值模拟

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铸件分布方式对单晶空心涡轮叶片精铸质量的影响 被引量：6

10

作者 卜昆 王念鲁 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期110-114,共5页

在精密铸造成形过程中,铸件的分布方式对其内部温度分布有较大影响,从而影响精铸件质量。本文借助ProCAST软件对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行模拟仿真,通过对温度场和位移场的分析,研究铸件分布方式对精铸件质量的影响。结果表明,合... 在精密铸造成形过程中,铸件的分布方式对其内部温度分布有较大影响,从而影响精铸件质量。本文借助ProCAST软件对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行模拟仿真,通过对温度场和位移场的分析,研究铸件分布方式对精铸件质量的影响。结果表明,合理的铸件分布方式使铸件各部分具有较小的温差,从而不易产生热应力和热裂,最终减小铸件变形,提高精铸件质量。 展开更多

关键词 单晶空心涡轮叶片 数值模拟 叶片分布 精密铸造

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1000MW机组汽轮机末级叶片除湿缝结构设计与优化 被引量：3

11

作者 王纯 谢诞梅 +3 位作者 李曦滨 范小平 廖兴宝 余兴刚 《热力发电》 CAS 北大核心 2015年第8期43-48,共6页

以某1 000 MW机组汽轮机末级叶片为对象,采用CFX软件对该汽轮机末两级叶栅内凝结流动及水滴沉积过程进行了数值模拟,计算分析了除湿缝的缝隙位置、角度、宽度及数目对除湿效率、二次水滴去除率和级效率的影响。结果表明:为保证末级叶片... 以某1 000 MW机组汽轮机末级叶片为对象,采用CFX软件对该汽轮机末两级叶栅内凝结流动及水滴沉积过程进行了数值模拟,计算分析了除湿缝的缝隙位置、角度、宽度及数目对除湿效率、二次水滴去除率和级效率的影响。结果表明:为保证末级叶片同时具有较好的除湿性能、级效率和静叶刚度,除湿缝结构应设计在相对叶高60%以上,且在压力面和吸力面相对叶宽80.6%和29.2%处;除湿缝角度选取45°,除湿缝宽度采用1.0mm;若不考虑空心静叶的强度问题,单段除湿缝的综合性能更优;当开缝面积相同时,双缝除湿缝的各项性能均更优;当开缝宽度相同时,单缝除湿缝的综合性能更优。 展开更多

关键词 1000MW机组 汽轮机 末级叶片 空心静叶 除湿 缝隙结构 数值模拟

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汽轮机空心静叶缝隙抽吸性能研究 被引量：3

12

作者 王新军 廖高良 +3 位作者 朱鼎 姚金玲 白晓伟 王展翅 《汽轮机技术》 北大核心 2012年第3期195-197,214,共4页

采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场与缝隙抽吸性能进行了三维数值计算,讨论了缝隙结构参数对抽吸性能的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向尾缘的移动,静叶背弧上缝隙的抽汽量急剧减少;内弧上缝隙的抽汽... 采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场与缝隙抽吸性能进行了三维数值计算,讨论了缝隙结构参数对抽吸性能的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向尾缘的移动,静叶背弧上缝隙的抽汽量急剧减少;内弧上缝隙的抽汽量先略微增大后减小,在缝隙相对位置ψ=0.723 4时达到最大值;随着缝隙角度的增大,缝隙抽汽量先增大后减小,在缝隙角度α=45°时达到最大值,约占叶栅通道总蒸汽量的1.8%;随着缝隙宽度的增加,缝隙抽汽量先减小后增大,在缝隙宽度为2mm时达到最小;缝隙抽吸能力与缝隙出口处的腔室大小、空腔内形成的涡核位置和涡半径以及抽吸工质的流线的长短有关。 展开更多

关键词 空心静叶 蒸汽流场 缝隙抽吸 数值计算

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陶瓷型芯结构对涡轮叶片型面精度影响的仿真研究 被引量：2

13

作者 杨小宁 卜昆 +2 位作者 刘金钢 董一巍 傅将威 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第22期2689-2693,共5页

在精密铸造成形过程中,陶芯对凝固收缩存在机械阻力,因此,陶瓷型芯的复杂结构对空心涡轮叶片型面尺寸精度有较大的影响。基于精铸数值模拟方法,分析了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律。借助ProCAST软件对空心涡轮叶片的凝固过程进行仿... 在精密铸造成形过程中,陶芯对凝固收缩存在机械阻力,因此,陶瓷型芯的复杂结构对空心涡轮叶片型面尺寸精度有较大的影响。基于精铸数值模拟方法,分析了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律。借助ProCAST软件对空心涡轮叶片的凝固过程进行仿真,获得变形位移场。分析了由三种不同结构陶瓷型芯所得的位移场,采用位移量变形趋势图对比的方式揭示了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律,为模具优化提供量化依据。 展开更多

关键词 空心涡轮叶片 数值模拟 陶瓷型芯结构 变形 位移场

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空心静叶缝隙抽吸对蒸汽流场影响的数值研究 被引量：2

14

作者 王新军 王侯玲 +1 位作者 仇璐珂 韩宇萌 《汽轮机技术》 北大核心 2010年第1期35-38,共4页

在缝隙抽吸条件下,采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场进行了三维数值模拟,讨论了缝隙位置与结构参数对主蒸汽流场的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向叶片尾缘的移动,汽流总压损失系数逐渐减小。缝隙抽... 在缝隙抽吸条件下,采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场进行了三维数值模拟,讨论了缝隙位置与结构参数对主蒸汽流场的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向叶片尾缘的移动,汽流总压损失系数逐渐减小。缝隙抽吸使叶栅进口马赫数有所升高,且内弧上的缝隙抽吸对马赫数的影响要大于背弧上的影响;当缝隙角度α=45°时,缝隙抽吸对叶栅进口马赫数的影响较大;缝隙宽度的增大使叶栅进口马赫数升高的幅度也越大。缝隙抽吸对叶片表面压力分布总体影响不大,仅在缝隙附近的汽流静压有较大的降低;随着缝隙宽度的增加,缝隙处的汽流静压降低越大。另外,缝隙抽吸使叶片表面的汽流边界层有所减薄。 展开更多

关键词 空心静叶 缝隙抽吸 数值模拟 蒸汽流场 边界层

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钛合金宽弦空心风扇叶片高温弯扭成形及性能调控研究

15

作者 陈明和 冯瑞 +5 位作者 王宁 史文祥 谢兰生 马广璐 徐彦强 梅寒 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第17期65-73,共9页

利用UTM 5504X电子万能试验机对TC4钛合金在变形温度650~850℃和应变速率10^(-3)–1 s^(-1)条件下进行高温拉伸试验,研究了TC4钛合金热变形行为,建立了修正的Misiolek硬化方程,可以准确预测该材料在不同变形条件下的流动应力。同时构建... 利用UTM 5504X电子万能试验机对TC4钛合金在变形温度650~850℃和应变速率10^(-3)–1 s^(-1)条件下进行高温拉伸试验,研究了TC4钛合金热变形行为,建立了修正的Misiolek硬化方程,可以准确预测该材料在不同变形条件下的流动应力。同时构建TC4钛合金空心叶片的高温弯扭成形有限元模型,结合有限元仿真研究结果确定空心风扇叶片弯扭成形的最佳工艺参数为扭转成形温度750℃、扭转成形截面550 mm和扭转角速度1.938°/min。结合微观组织试验观察发现,高温变形条件下α相含量减少,β相含量持续升高,材料具备较高的延伸率和塑性成形性能。最终通过弯扭成形制备的空心叶片的叶身整体过渡圆滑、无表面缺陷,成形质量良好,研究结果可为TC4钛合金宽弦空心风扇叶片批量化制造生产提供指导性意见。 展开更多

关键词 TC4钛合金 热变形 本构模型 空心风扇叶片 弯扭成形 数值模拟

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宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤数值仿真

16

作者 张海洋 曹家洺 +3 位作者 韩立斌 曹航 邵帅 韩方军 《航空发动机》 北大核心 2024年第1期94-101,共8页

为解决航空发动机宽弦空心风扇转子叶片抗鸟撞设计问题,对宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤进行了数值仿真。采用光滑质点流体动力学(SPH)算法建立鸟体模型,采用J-C本构模型和失效模型定义材料冲击下动态性能,建立旋转状态下叶片鸟撞数值... 为解决航空发动机宽弦空心风扇转子叶片抗鸟撞设计问题,对宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤进行了数值仿真。采用光滑质点流体动力学(SPH)算法建立鸟体模型,采用J-C本构模型和失效模型定义材料冲击下动态性能,建立旋转状态下叶片鸟撞数值仿真方法,经过试验验证能够较准确预测叶片损伤。开展相同条件下鸟撞击宽弦空心和实心风扇转子叶片仿真,对比鸟撞击叶片过程、撞击时叶片叶尖最大轴向和径向变形、撞击后叶片永久变形,研究被鸟撞击后空心叶片相比实心叶片的损伤特征。结果表明:空心和实心叶片鸟撞击过程相同;空心叶片被鸟撞击后叶尖轴向和径向变形更小;空心叶片被鸟撞击后前缘卷边变形更严重,对风扇气动性能和稳定性影响更大;在结构设计时应适当增加前缘空心区域局部刚度,或者适当增大前缘实心区域范围,用于提高空心叶片的抗鸟撞能力。 展开更多

关键词 宽弦空心风扇转子叶片 鸟撞 数值仿真 损伤 航空发动机

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