鑄造充型凝固過程數值模擬系統及應用（簡體書）

本書系統地闡述了鑄造充型凝固過程數值模擬的理論與方法、軟件系統及典型應用案例。本書分上下兩篇：上篇鑄造充型凝固過程數值模擬理論與方法，主要介紹了數值模擬離散方法、充型凝固過程數學模型與數值求解及缺陷預測方法、數值模擬前後處理技術等；下篇鑄造充型凝固過程數值模擬軟件及應用，主要包括華鑄CAE系統的控制平臺、前處理、計算分析、後處理等功能模塊以及典型應用案例。本書是對我國鑄造行業從數字化走向智能化的思考與探索，以期為我國鑄造行業由大變強奠定好數字化優化設計基礎，並為我國鑄造行業走向智能化提供工藝優化設計理論方法指導、國產鑄造CAE軟件系統支持以及典型應用案例借鑒。

做好鑄造充型凝固過程數值模擬，助力鑄造行業實現數字化信息化智能化

前言
上篇鑄造充型凝固過程數值模擬理論與方法
第1章鑄造數值模擬技術概述2
1.1鑄造數值模擬技術簡介2
1.2鑄造數值模擬技術發展現狀2
1.2.1已實用化的鑄造數值模擬技術2
1.2.2正在發展中的鑄造數值模擬技術11
1.3鑄造數值模擬技術工程化發展趨勢18
1.3.1高精度缺陷定量化預測技術19
1.3.2熱物性參數反求技術19
1.3.3智能化鑄造工藝設計與優化技術21
1.3.4鑄造全流程模擬與數字化管理融合21
第2章鑄造數值模擬方法基礎23
2.1有限差分法23
2.1.1原理介紹23
2.1.2離散方法25
2.2有限元法28
2.2.1原理介紹28
2.2.2離散方法29
2.3有限體積法33
2.4其他數值模擬方法34
第3章鑄造充型過程流動場數學模型與數值求解35
3.1流體基本概念35
3.2充型過程流動場數學模型35
3.3充型過程流動方程求解方法37
3.4充型過程流動前沿追蹤方法38
3.5充型過程流動場數學模型離散41
3.5.1流動方程的離散41
3.5.2體積函數（VOF）的離散44
3.5.3SOLA-VOF方法44
3.6充型過程流動場數值模擬流程設計46
第4章鑄造充型過程相關缺陷預測方法47
4.1鑄造充型過程卷氣預測方法47
4.1.1卷氣缺陷預測數學模型47
4.1.2壓鑄件氣體定量預測算例49
4.2鑄造充型過程夾渣預測方法54
4.2.1無質量粒子流體運動數值模擬方法54
4.2.2無質量粒子數值模擬算例56
4.2.3有質量粒子流體運動數值模擬
方法57
4.2.4有質量粒子數值模擬算例59
4.3鑄造充型過程合金氧化預測方法61
4.3.1合金氧化數學模型61
4.3.2合金氧化數值模擬算例62
4.4鑄造充型過程冷隔與澆不足預測方法64
4.4.1流動與溫度耦合數學模型64
4.4.2流動與溫度耦合數值求解64
4.4.3流動與溫度耦合數值模擬算例65
4.5鑄造充型過程型壁衝擊力預測方法67
4.5.1型壁衝擊力數學模型67
4.5.2型壁衝擊力數值模擬算例68
第5章鑄造凝固過程溫度場數學模型與數值求解70
5.1傳熱基本概念70
5.1.1熱傳導70
5.1.2熱對流70
5.1.3熱輻射71
5.2凝固過程溫度場數學模型71
5.2.1傅裡葉定律71
5.2.2凝固過程溫度場數學模型71
5.3凝固過程溫度場數學模型離散73
5.3.1二維場合的離散格式73
5.3.2三維場合的離散格式74
5.3.3初始條件與邊界條件75
5.4凝固過程潛熱處理方法77
5.4.1潛熱定義77
5.4.2等價比熱容法79
5.4.3熱焓法80
5.4.4溫度回升法80
5.4.5改進等價比熱容法80
5.4.6灰鑄鐵凝固過程相變潛熱處理方法83
5.5凝固過程發熱材料處理方法84
5.6凝固過程溫度場數值模擬流程設計87
第6章鑄造凝固過程縮孔缺陷預測方法88
6.1縮孔預測方法簡介88
6.2重力鑄造凝固過程動態壓力縮孔預測方法88
6.2.1孤立液相區邊界判據89
6.2.2保守力場內縮孔分佈規律91
6.2.3縮孔的生長演變過程95
6.2.4重力鑄造動態壓力縮孔預測模型97
6.3立式離心鑄造凝固過程動態壓力縮孔預測方法98
6.3.1立式離心鑄造熔融金屬液的受力分析99
6.3.2立式離心鑄造縮孔分佈規律101
6.3.3立式離心鑄造動態壓力縮孔預測模型103
6.4動態壓力縮孔預測方法的重力鑄造實驗驗證105
6.4.1重力鑄造U形鑄件實驗設計105
6.4.2重力鑄造U形鑄件實驗實施106
6.4.3重力鑄造U形鑄件模擬與實驗結果109
6.4.4重力鑄造U形鑄件模擬與實驗結果分析113
6.5動態壓力縮孔預測方法的立式離心鑄造實驗驗證114
6.5.1離心鑄造U形鑄件實驗設計114
6.5.2離心鑄造U形鑄件實驗實施115
6.5.3離心鑄造U形鑄件實驗與模擬結果116
6.5.4離心鑄造U形鑄件改進方案模擬與實驗結果分析119
6.6動態壓力縮孔預測方法的應用124
6.6.1重力鑄造箱蓋鑄件應用案例124
6.6.2立式離心鑄造柱栓鑄件應用案例126
第7章鑄造凝固過程其他相關數值模擬及缺陷預測128
7.1鑄造凝固過程應力場數值模擬方法128
7.1.1彈塑性力學基本理論128
7.1.2凝固過程應力場數學模型133
7.1.3凝固過程應力場離散求解134
7.1.4凝固過程應力場算例135
7.2鑄造凝固過程濃度場數值模擬方法141
7.2.1凝固過程成分偏析141
7.2.2 凝固過程濃度場數學模型及離散143
7.2.3凝固過程濃度場算例146
7.3鑄造凝固過程微觀組織數值模擬方法151
7.3.1凝固過程微觀組織模擬基本方法151
7.3.2凝固過程微觀組織模擬數學模型153
7.3.3凝固過程微觀組織算例158
第8章鑄造數值模擬前處理網格劃分方法162
8.1結構化網格劃分方法162
8.1.1均勻網格劃分方法162
8.1.2非均勻網格劃分方法163
8.2基於四面體的非結構化網格劃分方法167
8.2.1四面體網格數據結構167
8.2.2四面體網格劃分原理與方法167
8.2.3四面體網格劃分實例169
8.3基於八叉樹的非結構化網格劃分方法171
8.3.1八叉樹網格數據結構171
8.3.2八叉樹網格劃分方法171
8.3.3八叉樹網格劃分實例174
第9章鑄造數值模擬後處理數據可視化方法178
9.1基於GDI的後處理數據可視化方法178
9.1.1GDI繪圖原理178
9.1.2GDI繪圖實例179
9.2基於OpenGL的後處理數據可視化方法179
9.2.1OpenGL繪圖原理179
9.2.2OpenGL顯示實例180
9.3基於3D技術的後處理數據可視化方法182
9.3.13D顯示技術概述182
9.3.2紅藍3D顯示技術182
9.3.3偏振3D顯示技術183
9.3.4裸眼3D顯示技術184
第