Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Analysis of melting and casting processes of TiAl in the cold induction crucible vacuum furnace

Jarczyk G., Baake E., Umbrashko A., Fellmann H-G., Tiefers R.

Inżynieria Materiałowa

2009

Vol. 30, nr 5

411-413

The numerical investigations of melting process of TiAl are carried out for the induction furnace with cold crucible (IFCC). The studies presented in this paper contain the numerical simulation of electromagnetic setup and turbulent melt flow of IFCC and demonstrate the possibility of using the three-dimensional transient LES approach for successful simulation of heat and mass transfer processes in metallurgical applications. This paper also contains some results of an integrated centrifugal casting process comprising an improved cold-wall-induction crucible (CIC), a preheated metallic mold and a manipulating system for charging the melt stock and unloading the cast products (automotive valves) without breaking the furnace atmosphere. In this process it is possible to produce 40 valves and 14 tensile rods in very short cycles (< 30 min) using ingots with a mass up to 8 kg.

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu topienia TiAl prowadzonego w piecu indukcyjnym z tyglem miedzianym (garnisażo-wym), chłodzonym wodą (IFCC). Badania dotyczyły modelowania rozkładu pola elektromagnetycznego i przepływu wirowego (turbulentnego) ciekłego wsadu w IFCC. Wykazano możliwość zastosowania trójwymiarowego przebiegu nieustalonego LES (Large Eddy Currents) w odniesieniu do symulacji procesu przepływu ciepła i masy w aplikacjach metalurgicznych. Przedstawiono również wyniki procesu odlewania odśrodkowego, z zastosowaniem tygla garnisażowego, do podgrzanej kokili, jak również zautomatyzowanego systemu załadunku wsadu oraz wyładunku odlanych półwyrobów (np. zaworów) bez zapowietrzania atmosfery pieca. Proces ten umożliwia wyprodukowanie w bardzo krótkim czasie (<30 min) z wlewków o ciężarze do 8 kg 40 zaworów i 14 prętów na próbki do rozciągnia.

Numerical modelling of metallurgical processes using LES

Baake E., Umbrashko A., Jakovics A.

Archives of Electrical Engineering

2005

Vol. 54, nr 4

425-437

Comprehensive knowledge of the heat and mass transfer processes in the melt of induction furnaces is required to realize efficient and reliable melting and casting processes. Experimental and numerical studies of the melt flow in induction furnaces show that the flow pattern, which comprise several vortexes of the mean flow, and the temperature distribution in the melt are significantly influenced by low-frequency large scale flow oscillations. The experimental and numerical investigations of the turbulent melt flow are carried out in various laboratory and industrial sized induction furnaces, like induction crucible furnace and induction furnace with cold crucible. Two-and three-dimensional hydrodynamic calculations of the melt flow, using two-equation turbulence models based on Reynolds Averaged Navier-Stokes approach, do not predict the large scale periodic flow instabilities obtained from the experimental data. That's why the Large Eddy Simulation (LES) numerical technique, which is considered to be some kind of compromise between the k-epsilon model with relative low mesh quality requirements and Direct Numerical Simulation (DNS) method based on non-averaged Navier-Stokes equations, was approved to be an alternative for the various k-epsilon model modifications. The results of the transient 3D LES simulation of the turbulent melt flow revealed the large scale periodic flow instabilities and the temperature distribution in the melt, which both are in good agreement with the expectations based on the data from the experiments. In order to investigate convective scalar transport mechanism in the considered flow the discrete particle tracing approach has been carried out. The studies, presented in this paper, content the numerical simulation of turbulent melt flow of experimental and industrial size induction furnaces and demonstrate the possibility of using the three-dimensional transient LES approach for successful simulation of heat and mass transfer processes in metallurgical applications.

Pełna wiedza na temat wymiany ciepła i masy w trakcie topienia metali w piecach indukcyjnych jest niezbędna do uzyskania efektywności i niezawodnego przebiegu procesów topienia i odlewania metali. Analiza numeryczna i badania doświadczalne ruchu metalu w piecu indukcyjnym pokazują, że model ruchu metalu uwzględniający szereg wirów głównego przepływu oraz rozkład temperatury w w kąpieli metalowej są silnie uzależnione od oscylacji przepływu o małej częstotliwości. Badania doświadczalne i numeryczne turbulentnego ruchu metalu zostały przeprowadzone w różnych laboratoryjnych i przemysłowych piecach indukcyjnych takich jak: klasyczne piece indukcyjne tyglowe, piece indukcyjne z zimnym tyglem. Dwuwymiarowe i trójwymiarowe obliczenia hydrodynamiczne ruchu metalu uzyskane przy wykorzystaniu modelu turbulencji składającego się z dwóch równań opartych na zmodyfikowanej metodzie Naviera-Stokesa nie pozwalają przewidzieć dużych niestabilności przepływu uzyskiwanych podczas badań doświadczalnych. Z tego powodu technika numeryczna LES, która jest swego rodzaju kompromisem pomiędzy modelem k-epsilon ze stosunkowo niewielkimi wymaganiami co do gęstości siatki a modelem DNS opartym o równania Naviera- Stokesa została wykorzystana jako metoda alternatywna do obliczeń różnych modyfikacji modelu k-epsilon. Wyniki trójwymiarowej symulacji turbulentnego ruchu metalu uzyskane metoda LES ujawniają duże okresowe niestabilności przepływu. Pozwalają także wyznaczyć rozkład temperatury w metalu. W obu przypadkach osiągnięto zadowalającą zbieżność wyników obliczeń i pomiarów. Aby zbadać mechanizm transportu konwekcyjnego w rozpatrywanym przepływie wprowadzono metodykę trasy pojedynczej cząsteczki. Badania przedstawione w pracy obejmują symulację numeryczną na stanowiskach doświadczalnych i przemysłowych z piecami indukcyjnymi oraz pokazują możliwość wykorzystania metody LES do symulacji procesów wymiany ciepła i masy w zastosowaniach metalurgicznych.