铝挤出工艺中的流-固耦合

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在轧制或挤出等大规模成形工艺中,金属合金在热固态下产生变形,材料在理想塑性条件下流动。您可以使用计算流体动力学有效地模拟这种工艺,其中的材料可以看作是一种高粘度流体(其粘度取决于速度和温度)。运动材料的内摩擦作为热源,使传热方程与控制流体动力学部分的方程完全耦合。这种方法特别适用于变形较大的情况。

本模型改编自一项基准研究。原始基准模型求解热-结构耦合,这里使用替代方案,将非牛顿流与传热方程相耦合。此外,由于我们需要了解流体压力和热载荷在模具中引起的应力,因此模型将结构力学分析加入了其他两个分析中。

将现有的实验数据与仿真的数值结果进行了比较,二者非常一致。根据仿真结果,工程师可以通过调整相关的物理参数和操作条件来改进口模的初步设计。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模: