[发明专利]一种铸锭中宏观偏析缩孔疏松的预测模拟方法

权利要求书

1.一种铸锭中宏观偏析缩孔疏松的预测模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取金属材料的热物性参数；

(2)计算求解所述金属材料凝固时所需的质量、动量、能量、溶质传输；

(3)设置计算边界条件，初始化计算条件，开始循环，耦合求解所述金属材料的液相、等轴晶中固相、柱状晶相的质量、动量、能量、溶质传输，同时求解空气相的动量方程、能量方程；

(4)跟踪所述空气相和所述液相的界面，根据凝固收缩量，求解出所述空气相的分布域；

(5)更新所述热物性参数，同时跟踪缩松判据，判断收敛条件；如果不满足进入下一个循环，如果满足进入下一个时间步计算；直至得到模拟结果；

(6)采用钢锭模实际生产钢锭，记录实际生产结果；

(7)将所述模拟结果与所述实际生产结果进行对照，验证所述模拟结果的可靠性，然后用于后续铸锭的预测。

2.根据权利要求1所述的一种铸锭中宏观偏析缩孔疏松的预测模拟方法，其特征在于，根据以下质量守恒方程求解所述液相、所述等轴晶中固相、所述柱状晶相的质量：

其中：M_ls为液相向等轴晶相的质量传输率，M_lc为液相向柱状轴晶相的质量传输率；上述质量守恒方程中下角标l代表液相，s代表等轴晶中固相，c代表柱状晶相；f_l为液相体积分数，f_s为等轴晶固相体积分数，f_c为柱状晶体积分数；ρ_l为液相密度，ρ_c为柱状晶密度，ρ_s为等轴晶密度；为液相运动速度，为等轴晶运动速度。

3.根据权利要求1所述的一种铸锭中宏观偏析缩孔疏松的预测模拟方法，其特征在于，根据以下动量守恒方程求解所述液相、所述等轴晶中固相、所述柱状晶相的动量：

其中：P为压强；f_a为空气相体积分数；为液相应力-应变张量；为柱状晶应力为应变张量，为等轴晶应力-应变张量；为液相运动速度，为柱状晶运动速度，为等轴晶运动速度，为空气相运动速度；ρ_a为空气相密度；

其中d_env为等轴晶的直径；Φ_e为等轴晶球形度，根据合金体系确定；f_env为等轴晶体积分数；f_si为等轴晶包络线内部固相率；λ₂为二次枝晶间距；

其中t为l，s，c三相的下角标；A_ta＝6f_tf_a/d_ta；为l，s，c三相的速度；d_ta为t相与空气相的最小特征直径；μ_ta为t相与空气相的最小粘度；μ_l为液相的黏度系数；λ₁为一次枝晶间距。

4.根据权利要求1所述的一种铸锭中宏观偏析缩孔疏松的预测模拟方法，其特征在于，根据以下能量守恒方程求解所述液相、所述等轴晶中固相、所述柱状晶相的能量：

其中：k_l,k_s,k_c,k_a分别是液相、等轴晶中固相、柱状晶相、空气相的热导率；T_l,T_s,T_c,T_a分别是液相、等轴晶中固相、柱状晶相、空气相的温度；