C＃中鑄件凝固過程溫度場三維數值模擬軟件開發(fā)研究.pdf

1、通過鑄造過程的數模模擬，人們可以掌握主要鑄造缺陷的形成機理，優(yōu)化鑄造工藝參數，確保鑄件質量，縮短試制周期，降低生產成本。溫度場數值模擬是縮孔縮松、熱裂、偏析等缺陷預測和流場、熱應力場模擬的基礎。 在當前的數值模擬軟件開發(fā)中，用得比較多的是Fortran和C++語言，在三維圖形顯示方面多使用OpenGL來實現。本文用微軟最新推出的C＃為開發(fā)語言，用DirectX來實現三維圖形顯示，編制了一套鑄件凝固過程三維溫度場數值模擬軟件，實現

2、了STL型文件的處理、直角六面體網格剖分、溫度場數值計算、冷卻曲線和查看最后凝固區(qū)域等功能，且程序運行過程中均實現了三維直觀顯示。 軟件開發(fā)的平臺和語言，直接決定著軟件開發(fā)的難易，以及軟件運行的效率。本文在微軟公司最新推出的.NET程序開發(fā)平臺下，對使用最新的C＃語言進行數值模擬軟件開發(fā)進行了研究。研究發(fā)現:在C＃中進行數值模擬軟件開發(fā)，不僅編程容易實現，程序運行效率很高且更有利于程序后續(xù)版本的控制。 面向對象思想是當前

3、程序開發(fā)的主流思想，在程序開發(fā)過程中，充分使用面向對象的編程思想，不但使編程工作變得更加快捷、方便，更可提高程序代碼可讀性、可擴充性和可維護性。本文充分使用面向對象的思想，對數值模擬計算中的大量數據進行索引、排序，大大提高了程序的開發(fā)和運行效率。 造型是數值模擬的第一步，本文直接對Pro/E、UG等大型造型軟件所造模型實體進行調用，經過處理后存入計算機內存，能夠迅速用于網格剖分和數值計算。 網格剖分是數值模擬順利進行的前

4、提條件。本文充分使用面向對象思想，采用逆向思維，對傳統網格剖分方法進行改進，描述了一種快速生成均勻或非均勻直角六面體網格的網格剖分方法。這種方法不僅原理簡單，編程實現方便，而且剖分速度快，適用于剖分任意形狀的鑄件。 數值計算是數值模擬的核心。傳統的直接差分法具有程序復雜、計算時間較長、數據量大等缺點，本文采用簡化的直接差分法，減少了數據量，使程序開發(fā)更簡單，計算效率更高。并使用等價比熱法和溫度回復法對凝固潛熱進行處理，可以比較準

5、確地模擬出二元合金在澆注后凝固和冷卻過程的溫度場變化。 三維圖形的直觀顯示是數值模擬軟件應該具備的功能。在當前的計算機編程中，常用的圖形顯示技術有OpenGL和DirectX，但是在數值模擬方面，OpenGL使用較多，而DirectX則使用較少。本文使用DrectX實現了網格剖分、溫度場計算、查看最后凝固的區(qū)域等功能，并列出了使用DirectX的關鍵步驟，用C＃語言給出了實現數值模擬網格可視化的關鍵代碼，并對主要參數進行了說明。