气液两相流模拟在铸造CAE领域的应用现状
简介CAE分析技术在铸造生产中的应用
简介CAE分析技术在铸造生产中的应用摘要: 近年来，计算机铸造工艺模拟软件开始被大多数铸造工厂所接受，应用这些软件可以较为准确的预测各种铸造缺陷，优化浇注系统设计、消除热裂等裂纹缺陷、提高工艺出品率。
本文介绍了应用ProCAST软件在实际铸造工艺优化设计中的一些实例，应用表明该软件能准确的预测铸件的多种铸造缺陷，有利于铸造工艺的优化和铸件的质量提高。
关键词: ProCAST CAE 数值模拟铸造1 引言铸造是国民经济的重要产业部件之一，它反映了一个国家制造工业的规模和水平。
随着航空、航天、船舶、汽车、机械等各行业的蓬勃发展，铸件的需求量越来越大，对铸造金属的性能及铸件本身的可靠性等要求越来越高。
先进制造技术的发展，要求铸件的生产向轻型化、精确化、强韧化、复合化及无环境污染方向发展。
计算机技术的飞速发展及其在铸造生产中的广泛应用，可以通过对制造工艺过程进行数值模拟及仿真，使得上述目标得以实现。
这项工作以数值计算为基本方法，对铸造过程中流场、温度场、应力场及微观组织形貌进行模拟，从而帮助工艺设计人员对不同时刻的金属流态、凝固过程温度分布、应力分布、结晶晶粒尺寸形貌等重要物理参数有所了解，并以此为依据，预测是否有缩孔、疏松、夹杂、偏析及热裂纹等缺陷出现，可以实现铸造工艺设计——校核——再设计——优化设计的全过程，以提高铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本，提高市场竟争能力。
同时，用计算机等高新技术来改造制造传统产业是国内外科学技术发展的共同趋势，是铸造领域的学科前沿，也是铸造工艺由“经验设计”走向“科学指导”的重要途径，具有重大的实际意义。
图1展示了铸件工艺优化的整个流程。
2 ProCAST软件介绍近年来，铸造CAE商品化软件功能逐渐增加，其中主要有美国的ProCAST、德国的MAGMASOFT、芬兰的CastCAE、法国的Simulor、西班牙的Forcast及日本的Soldia、Castem 等软件。
冶金过程中的气液两相流模拟
冶金过程中的气液两相流模拟冶金过程是指将金属或金属化合物通过熔炼、分离、成型等工艺手段进行加工和提纯的过程。
在这个过程中，气液两相流是一种常见的现象，它对冶金过程的经济性、效率和产品质量有着重要影响。
因此，对冶金过程中的气液两相流进行模拟具有重要意义。
本文将介绍冶金过程中气液两相流模拟的方法、应用和未来发展。
冶金行业是国民经济的重要支柱产业，它涉及到国家经济发展的方方面面。
随着科技的不断进步和市场竞争的加剧，冶金企业需要不断提高自身的技术水平和生产效率，以适应市场的需求。
气液两相流作为冶金过程中的一个重要环节，对其进行精确模拟对于提高冶金过程的经济性和效率具有重要意义。
气液两相流模拟在冶金过程中主要是通过计算机模拟技术和物理模型来实现的。
其模拟的原理主要是根据流体力学、热力学和传质动力学等基本原理，建立数学模型，通过数值计算方法求解，得到气液两相流的流动特性、传热传质规律等信息。
在冶金过程中，气液两相流的产生原因主要是由于熔融金属中存在气泡或者喷淋液体时产生液体流动。
通过对气液两相流进行模拟，可以了解流动状态对冶金过程的影响，并为企业优化工艺参数、改进设备提供理论依据。
气液两相流模拟在冶金过程中的应用主要涉及以下几个方面：优化工艺参数：通过模拟气液两相流的流动状态，可以优化冶金过程的工艺参数，例如气泡大小、液体流量等，以提高冶金效率和经济性。
设备和管道设计：通过对气液两相流模拟，可以优化设备和管道的设计，减少流动阻力、提高传热效率，从而降低能耗和生产成本。
产品质量预测：通过模拟气液两相流的传质过程，可以预测产品的质量，为企业进行生产控制和产品质量检测提供依据。
在实验方面，气液两相流模拟的实验流程主要包括以下几个步骤：实验准备：选择合适的实验材料和设备，设计实验方案和操作流程。
数据采集：通过测量仪器和设备采集气液两相流的流动特性、传热传质规律等数据。
数据分析：对采集到的数据进行整理、分析和处理，得到气液两相流的流动特性和冶金过程的优化方案。
气液两相流模拟在铸造CAE领域的应用现状
气液两相流模拟在铸造CAE领域的应用现状充型过程的气液两相流动数值模拟技术是铸造CAE领域的前沿，分析了气液两相流动数值模拟技术在铸造CAE领域的应用。
介绍了铸造充型过程的气液两相流动的数学模型及计算方法。
探讨了两相流数值模拟技术在铸造CAE上应用存在的问题，展望了铸造充型过程数值模拟的发展趋势。
标签：铸造CAE；气液两相流；充型过程；数值模拟引言多相流是由固相，液相，气相三相中任何两相或三相组合而成[1]。
而气液两相流动是指气体和液体同时存在且具有明确分界面的流体运动[2]。
近几年，气液两相流动数值模拟的研究成果已在多个工程领域得到应用。
铸造是个涉及多领域的学科，在整个铸造充型过程中，流动的金属液是液相，还存在各种来源的气体，气液两相流动相互影响，因此该过程可简化为气液两相耦合流动。
在充型过程中，型腔内空气卷入到金属液内部很难避免，铸件易因此形成缺陷，这些缺陷对铸件质量影响很大。
在金属液充填型腔过程中运用气液两相流数值模拟，有助于对充型过程中卷气、排气问题进行准确预测[3]。
本文介绍铸造CAE领域中气液两相流模拟现状和发展趋势。
1 铸造充型过程气液两相流模拟的概况传统铸造充型过程的数值模拟大多建立在单相流技术上。
铸造充型过程的气液两相流动数值模拟是铸造CAE领域近几年研究的热点。
2006年，韩国学者J.H.Hong，在对铝合金压铸件进行模拟研究时建立了压铸过程的三维两相流VOF 模型。
同年，Rohallah等人采用类似的数学模型，通过把型腔中的气体分类为有限可压缩流体和不可压缩流体两种情况，进而对边界条件、计算收敛速度等方面的影响进行了研究。
2008年，华中科技大学郝静[4]，基于Level Set法，在铸造充型过程中以气体可压缩的气液两相流数学模型为基础，提出一种SOLA-Level Set方法，并给出了求解方法。
2010年，清华大学李帅君、熊守美，针对压铸提出了一种不可压缩气液两相流数学模型，给出了相应的求解方法，并用该方法模拟压铸充型过程的卷气现象[5]。
汽液两相流测量技术的现状及发展
工程技术
中文科技期千 Ｕ 数据库 （ 文摘版 ） 工程技术
汽液两相流测量技术的现状及发展
马喜 强 张翠玲
华 能山东石 岛湾核 电开发 有限公 司 山 东荣成
２ ６ ４ ３ １ ２
摘要 ：随着． ｖ ． － Ｊ ， ｋ 现代化的加速 ，在 不少领域 出现 了汽液两相流 ，多相 流测量技术发展 至今 ，测试手段 和方法已不再局 限于传 统的测量技术 ，许多新的技术被应 用在 多相 流测试 中，如 ：Ｐ Ｉ Ｖ 、Ｐ Ｄ Ｖ 、Ｃ Ｃ Ｄ 、激 光、层析成像等技术 本文研 究汽液 两相 流测 量 技术的发展 现状 ，对 比国内外测量技术的差异，为多相流测量技术在 工程 实际 中的应 用提供一定的技 术支持。 关键词 ：多相 流；测量技 术；流量测量 中图分类号 ：Ｔ Ｖ１ ３ １ ． ３ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ ３ ． ０ ０ ０ ８ ． ０ １
简单分离是采用 小型分离器将汽液两相流进 行分离，由于 小型分离器的分离效果 比较差，不量的液相，多呈现雾状 ，分离出来 的液 相还含有少量 的汽相 ，多为泡状流 ，这 点类似于单相流量测量 的流动调整器，先 改善流场 ，再进行测量 ，有助于提高测量的 准 确 度 和 可靠 性 。
直接测量法按照测量原理可以分 为差压式 、速度式、容积 ２ 结论 式、质量式 。差压式流量计工作较为可靠、稳定 。它 的工作原 我国学者对于多相流技术的研 究更注重于生产过程 ，因此 理是 当流体流经圆管中的节流件时，节流件前后便产生压差， 我们 的研究成果更受到企业 的关注，方便 、实用和低成本检测 在一定的条件下 ，压差和流速 （ 流量 ）之间有确 定的关系 ，通 方法是多数企业共 同追求的 目标 ，特别是电学方法的过程层析 过测量压差便可 以确定流量 。采用不同的流动模型其关系式也 成像 技术尤其受到广大学者 的青睐 。因此我们开展两相流测量 不同。 基于均相或者分相模型为基础建立 了流量与压差的关系， 技术的研 究中要发挥 自身的特长 ，加强研究 ，以期在实际应用 具体可以分 为三类 ：第一类 是经典节流仪表，如 以孔板 、文丘 中取得突破 ，使我国在国际多相流测量领域走在前列。 里管为节流元件测量流量；其二是 当两相流体流过等截面直管 参考文献 段 ，根据 摩擦 、加速度、重力的变化所产生的压差建立模型 ； ［ １ 】 林 宗虎等 ． 多 相 流的近期工程应用趋 向 Ⅱ ］ ． 西安交通 大学学 其三是当两相流体流经弯头 、ｖ形管等管件 ，由于动量矩 、离 报 Ⅱ 】 ． ２ ０ ０ １（ ９ ） ：８ ８ ６ — ８ ９ ０ ． 心力所产生的动压来测量汽、液分相流量 。这些方法 以孔板和 ［ ２ ］ 黄 志尧 ， 金 宁德 ， 李海 青 ． 层析成像技术在 多相流 检测 中的 文丘里管 的应用最 为成熟 ，应用 也较 为广泛 。 应用 Ⅱ ］ 技术 与设计 ，１ ９ ９ ６（ ２ ３ ） ：２ ８ ． １ ． ４ 速 度式 流 量 计 ［ ３ １白博 峰等 ． 多相流流 型识别技 术与系统开发 Ⅱ ］ ． 西安交通大 速度式流量计是根据流体中某一 点的全压和静压来确 定该 学学报 ； ２ ０ ０ ３ （ ０ ３ ） ： １ ２ ６ ． １ ３ ４ ．
气液两相流数值模拟方法的研究与应用
气液两相流数值模拟方法的研究与应用气液两相流是指同时存在气体和液体的复杂流动现象，广泛存在于自然界和工业生产中，如瀑布、波浪、化工反应器、石油开采等。
气液两相流的研究对于理解和控制这些现象、提高生产效率和安全性具有重要意义。
数值模拟是研究气液两相流的有效方法。
相比于实验方法，数值模拟的优势在于能够获得更多的细节信息和精确数据，同时也可以极大地降低成本并避免实验过程中的危险性和不确定性。
本文将介绍气液两相流数值模拟的方法，及其应用领域和未来挑战。
一、数值模拟方法1. 传统方法传统方法通常采用两相流模型，基于欧拉方程求解。
由于气液两相流的复杂性，这种方法常常涉及到多个物理场的耦合和相互作用，如热传递、质量传递、化学反应、多相流动力学等。
因此，该方法具有计算量大、计算时间长、计算结果不精确等缺点。
2. 基于LBM的方法LBM（lattice boltzmann method）是一种介观尺度（宏观与微观之间的中间尺度）数值模拟方法，可以直接模拟流体内部微观运动方式，适用于模拟多相流动现象。
这种方法是根据Boltzmann方程建立的，通过碰撞模型模拟流体分子的运动，以此获得整个流场在不同时间的状态。
该方法具有计算速度快、模拟精度高、易于建模及可扩展性等优点。
3. 基于CFD的方法CFD（computational fluid dynamics）是指应用计算机数值方法对流体流动进行模拟和分析的工程技术。
CFD方法通过建立流动场的数学模型并采用数值求解方法进行计算，从而得到流场的物理或数学解。
这种方法在气液两相流领域中也得到了广泛应用。
4. 其他方法此外，还有一些其他的数值模拟方法，例如基于粒子方法的SPH（smoothed particle hydrodynamics）和DEM（discrete element method）等。
这些方法基于不同的假设和算法，都有各自的优缺点，在不同的气液两相流应用场景中发挥着重要的作用。
CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用
CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用随着科技的不断发展，计算机辅助工程（Computer-Aided Engineering，简称CAE）仿真技术在各行各业都发挥着重要的作用。
在铸造行业中，CAE仿真技术尤为重要，它使得先进铸造工艺的优化成为可能。
本文将探讨CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中的应用。
一、CAE仿真技术的概述CAE仿真技术是指利用计算机软件对工程产品进行虚拟试验和模拟分析的一种方法。
它可以模拟各种物理现象和工程过程，为工程师提供快速有效的优化方案。
在铸造行业中，CAE仿真技术可以通过数值计算和模拟来预测和优化铸造工艺，提高生产效率和产品质量。
二、CAE仿真技术在先进铸造工艺设计中的应用1. 浇注过程模拟在铸造工艺中，浇注过程对于最终产品的质量至关重要。
通过CAE 仿真技术，可以模拟铸造过程中的熔铁流动情况，预测铸件的形态及缺陷情况，并通过优化浇注过程，避免缺陷的产生，提高铸件的质量和产品寿命。
2. 温度场模拟在铸造过程中，铸件温度分布的均匀性直接影响到其力学性能。
通过CAE仿真技术，可以预测铸件在浇注后的温度场分布，根据这些数据进行优化设计，改善铸件的力学性能和耐用性。
3. 废品率优化在传统的铸造生产中，由于工艺参数的不准确性或操作失误，很容易产生大量的废品。
通过CAE仿真技术，可以对铸造工艺进行优化，降低废品率，提供合理的工艺参数和操作指导，从而降低原材料和能源的消耗，提高生产效率。
4. 疲劳寿命预测在一些应用领域中，如航空航天、汽车制造等，对于铸件的疲劳寿命要求较高。
通过CAE仿真技术，可以在铸造工艺设计阶段预测铸件的疲劳寿命，避免在产品研发后才发现问题，从而提前进行优化设计，节省时间和成本。
三、CAE仿真技术的优势与挑战CAE仿真技术在先进铸造工艺优化中具有以下优势：1. 节省时间和成本：相比传统的试验方法，CAE仿真技术可以在虚拟环境下进行快速准确的优化设计，避免了实际试验中的时间和成本消耗。
铸造CAE技术在铸钢件中的应用研究
铸造CAE技术在铸钢件中的应用研究摘要：铸造工艺数值模拟技术逐渐成熟，成功应用于铸造生产，有效地改进和改造了传统铸造制造方法和工艺的设计。
在本文中介绍了华铸CAE/InteCAST-Steel7.0的应用实例和基本情况，以及铸造过程模拟CAE的相关技术。
该应用表明，当前的铸造过程的数值模拟技术软件可以准确预测凝固和充型过程中潜在的铸钢缺陷，这使技术人员能够指导铸钢的实际生产并优化工艺。
铸造过程的数值模拟技术可以更准确地预测铸造中可能出现的缩孔、气孔、应力分布等缺陷。
关键词：铸造CAE技术；应用研究；铸钢件铸造数值模拟技术（CAE）在伴随计算机技术的开展过程中，取得了长足的进步。
众多成功应用表明，利用计算机技术对传统铸造技术进行改进和改造是铸造过程的数值模拟技术，在提高铸造企业竞争力、降低产品制造成本等方面发挥着不可替代的作用，它的应用和推广必将为铸造行业带来巨大的社会效益和经济效益。
国内外很多常用的商品软件都可以有效预测铸件缩孔缺陷，充填过程数值模拟的理论和算法也日趋完善，其准确性基本达到了定量水平。
当前的铸造过程的数值模拟技术软件，通常可以模拟凝固过程、应力应变、微观结构和性能、铸造填充过程和热处理过程。
可以有效、定性地预测充填过程中的保温、注入不足、夹渣等缺陷，组织的模拟和应力场也取得了可喜的进展。
本文分析了铸造数值模拟技术的体系结构，介绍了流场数值模拟和温度场的数学模型，介绍了在铸钢中华铸CAE/InteCAST-Steel7.0的一些基本情况，以及应用示例。
一、铸造CAE体系结构铸造数值模拟技术通常包括后置处理模块、计算分析模块、前置处理模块。
后置处理模块可以直观有效地表达图像、图形、曲线和动画等计算结果；计算分析模块解决铸件/模具的物理领域；前置处理模块包括模具、砂芯、铸件等的网格划分和3D建模。
如今，铸造数值模拟技术通常使用流行的3D建模软件进行3D建模，例如SolidWorks、UG、CATIA、 Pro/E，并且通常通过STL文件格式的文件接口进行连接，然后将ST文件导入铸造数值模拟技术中，相应的铸造工艺参数进行设置并进行仿真，以达到在计算机虚拟环境中改善工艺的目的。
气液两相流研究现状
气液两相流研究现状两相滝的定义妾从相的概念出发.相是指在没有外力作用下*物理、化学性质完全相同*成分相同的均匀物质的顒嗪态*并且相与柑之问有明璃的物理界面*自然界中的物廣通常可分为气相.液相和固袍，单相物质（如气休或液秋）的逹动称为单相流、两榨谎则指的聂两种不同相物质（至少一相为流体）在同i体系中的共同流动|'卩自然界和工程领城中广眨有在着两相流.两相流在莅油、动力、化工、制冷、枚能、冶金、水泥.鴨倩加工、适城、水利、环境保护*建筑及航天等领城荊有潘广楚的应用凹叫按携相的纽昔方式可以将工业中的两相就分为：气液两相流"气固两相流*液因两相谎【"⑶・此外，工程中也将两种不能均匀倔合的液体的女屁流动称为直液荊相流⑴叫气痕两相流是两相流动中锻为常叽的形或之一，在各种工业领域中广通存在.例如、石描.天然气和低器点液体的传输过程’再如锅妒、沸腾管r净礙器、气液淞合黑、苓液分离器等传热传质设备中的化学物理过程.由于吒液两棺谨中的％榨和藏相都具有可变界面，而气相文具有可压绸性*因此气議两相流被认为是最为复来的一种两相流动I叫气液两相流可以旅据吒液两相的组分而分为单粗分气液两樹流和克组分气液两相流【叫单组分气液两相流的气液两相为同一种化学庇分的物质.例如，水蕉气和水的甩合物的谨动掲于单组分气克两相逋’单组分气Si两相诫在流动时很携压力变化的不同会发生栢«,即部分就体能汽化为驀汽或部分黨汽癡结为液体.眾组分气痕两相流的气義两相为不同化学成分的两种機廣.例如，空气和水的混合物的流动属于双组分茕簌蒔梱流，双齟分气液菸相流一般在流动时不会发生相变.与单相潦相比，气液两枸渡有着怦多特点。
气液两相洗各相间的物埋性就（密度*粘度筹）■化学性嵐、相间相对速厘等都畏影响两相渝就动的豐宴因素.此外’由于相界面的存在，通过界面可能发生热矍、质量和动量的传递.气液界面的形状还会随时发生变化, 不同程度的相的衆井也可能会发生，如小气逼并战大吒泡或小就猜井成大菠滴.总之，气戒两相流本禽存在的这些特性都使得吒菠商相流问題的竝理费得更加困难和崔也【工创气栽两相流中的气相和液相通常各具有一组流动费量•因而描述九菠两相流的参数要比描述羊相沆的参数多•气液两相流动介质在时问、空间上存在随机分布和相界面的变化, 相问还可能存在相对速度等，除了描述单相流动的券歌如速度、温度、圧力、流量等寥数外，研究者们还引入了一些新的参数对气義两相流动特性进行描述.常见的气液两相流主要参數包括：流型、分相含率、速度.流帑.密度和压力降尊卩切・(1)流型流型指的是流体流动过程中相分布的结构咸形式，是两相流动的一个定性的参数.两相流体的传熱、传质特性会受到流型的影响，而且两相流其他歩数的准确测11也在往依赖于对流型的了解.由于气液两相界面形状的随机可麦，便得气液两相流具有复杂多样的涛型.(2)分相含率分相含銅指的是两相流体系中各相的分相含量，对于分相含率，各类两相流有臺不同的习慢术语，在气液两相流中分和含率又称为空隙率或含气來，而气因两相流中分相含率则称为空陳度或含固率.分相含望可以表示一段管流按容积.栽面的平均分相含率.也可以炭示局部分相含率.对于气液两相流而肯，分相含率是指在两相流借逋横我面上气相所占的截面积与管谴横截面总面积之比，表示为：(IJ> 其中，/为横载面总面积，〃为气相所占的截面积，/0为液相所占截亜积.当两相流动是定常的均匀流动时，分相含率还可以用管谴中某一长度内气相所占的容积与该段管道的总容积之比，即(1.2)A L其中，卩为管段总体积，岭为吒相所占体积.阶为液相所占体积.⑶速度由于气液两相流的相之间存在相对速度，除了以混合流体的平均速度描述外，还采用 分相洗速来叢示.对于气液两相流.分相流速包据吒相折算速度站呛和液相折算速度吟， 定义为分相流量与曾道总截面积之比，分别表示为；其中，Q 为气相体积流量，@为液相体税流量.气相实际流連叫与液相实际茨速⑷则定义为是单相流金与单相实际占据的裁面积之 比.分别表示为：(].5)(1.6)(4) 流量两相流的流1!通常可以采用容积流量或质量流量来进行描述•对于气液甫相這的总质 量流量.定义为舉位时冋内流过任一管适様戏面的代欢混合搁的总质量(叩％相质量流量 与戒相质童流量之和 >;对于气液两相流的总体积流祉，定义为单位时间内流过任一管道 橫截面的气液混合物的总体积(即气相依积流量与裁相体积流畳之和>.(5) 密度对于气液两相流动，两相混合物的平均密度也是一个常用参数.通常可根据各相密度 和分相含举等参数计算获御.(6) 压力降压力嘩是设计各种存在气液两相流动的工程设备的最基本参数之一•气液两相流的压 力降除了包括摩擦阻力压力降、重位压力降、加速圧力降这三种圧力降以外，在实际工程 领域的管路中，还存在局部阻力压力降，它畏气簌两相流在流经各种阀门、弯头、孔扳豹 文丘里管等管件时产生的压力降.目询r 关于气液那相流压力降已经有不少的硏究工作, 有大：■的a =_a_A A K + (13)<1.4)圧力降计算模型和计算式可供应用同.除了上述的歩数之外，诸如传热、传质系菽、滑移比尊参数也是两相流中常见的参数, 这些参数对于两相流系沆动特性的分析和研究也都有着重夏的作用卩・v此外，两相流中气泡、義滴或颗粒的尺寸及分布，液廡的厚度等也都是描述两相流动特性的参数卩】・本文硏究中涉及的两相流参数主要为气液两相流的流型、气泡速度和气相含率.。
气液两相流的数值模拟研究
气液两相流的数值模拟研究一、前言气液两相流在化工、石油、医药、环境等领域有着广泛的应用。
受复杂流体力学问题和实验难度大的限制，气液两相流的数值模拟成为研究的主要手段之一。
本篇文章将探讨气液两相流数值模拟的现状和发展方向。
二、气液两相流模型气液两相流的数值模拟是指通过计算机数值模拟方法对气液两相流的过程进行计算预测的过程，模型选择和建立是数值模拟的关键环节之一。
1.流体动力学模型流体动力学模型主要考虑流场的宏观特性，流体视为连续介质，方程组包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程。
此模型适用于微尺度气泡和液滴数较少的情况。
2.多相流动模型多相流动模型将气液两相作为两种不同的物理介质，其流动是非连续性的，不同于单相流动模型，需要考虑多个相之间流动的交互作用。
常用的多相流动模型有界面追踪法、Euler-Euler方法、Euler-Lagrange方法等。
3.离散元模型离散元模型主要考虑颗粒间相互作用，颗粒被视为刚体，通过颗粒间作用力学来描述粒子移动、碰撞、断裂等运动过程。
此模型适用于凝聚、粘附、颗粒运动较多的气液两相流。
三、气液两相流数值模拟方法气液两相流的数值模拟方法有多种，以下为常用的数值模拟方法。
1.有限体积法有限体积法将流场分为小的控制体，以格子中心的物理量来表示流场特征，并通过有限差分方式离散处理控制体边界，二次精度和高精度的算法可以在模拟气液两相流时减少精度误差。
2.有限元法有限元法将计算区域分解为无限小的单元，用连续物理场的试验函数来描述流场，通过离散计算相邻单元之间的交互作用来求解流场。
此方法适用于多物理场耦合问题。
3.格子Boltzmann方法格子Boltzmann方法将流体粒子离散在格子上，通过Boltzmann方程来描述流体的运动，通过背反演逆过程将宏观流场转换为微观状态，再根据微观状态模拟宏观流场，其有优秀的高精度和高效性能，但对于多相流有一定局限。
四、气液两相流数值模拟的进展气液两相流数值模拟在几十年的发展中，已经得到了较大的进展，但仍有一些问题亟待解决。
气液两相流动液力学理论与应用研究
气液两相流动液力学理论与应用研究气液两相流动是液力学中的热点研究领域之一。
该领域涉及多个学科，如热力学、流体力学、传热学等，其理论和应用也得到了广泛的关注和重视。
本文主要介绍气液两相流动液力学理论及其在工程实践中的应用研究。
一、气液两相流动基础理论气液两相流动是指在一定条件下，气体和液体同时存在于管内，并发生流动的现象。
在流体力学中，气液两相流动是一种比单相流动更加复杂的多相流动形态。
它具有多个特性，如相互作用、泡沫塑性、流固耦合等。
气液两相流动除了液体管道和石油化工行业外，在核工业、航空航天、海洋工程、核电站等众多领域中也有应用。
气液两相流动的基础理论包括两个方面：气液两相流动的实验与数值模拟、气液两相流动的物理及数学模型。
其中，模型定律是理解和解决实际液相流动问题的关键。
在石油工业和其它领域的实际应用过程中，需要深入探讨气液两相流动的流体力学特性，以便更好地掌握它们的行为规律。
在实验室中，一般采用先定容后定流的方法进行实验。
也就是说，在相同的容器中，通过调节流量值，使流动的速度相同，以解决液体和气体在管道内的流动问题。
然而，受管道的摩擦、收缩和装置的局限性等条件影响，实验结果与实际情况可能存在差异。
在理论上，研究气液两相流动最直接的方式就是采用双流体模型。
该模型基于相对论的基础上，将气-液耦合问题转化为气体与液体两个特殊堆栈中的复杂流动问题。
通过这种方法得出的计算结果，与实际流动行为具有较小的误差，并可量化和定量化流-固相变化时的行为关系。
二、气液两相流动的应用研究气液两相流动在石油化工等领域有着广泛的应用。
其中最为关键的是液-液、液-气、气-液相的分离和纯化。
在这些过程中，涉及到复杂的沉淀、滤过、蒸馏等物理化学过程。
而气液两相流通液力学理论的研究和应用，正是为了优化上述过程，提高生产效率，并实现研发成果的最大价值。
另外，在核工业、航空航天、海洋工程和核电站等领域中，由于高温、高压、低温、低压、强辐射等条件的限制，气液两相流动也被广泛应用。
气液两相流测量技术的现状及发展
柬工案 提术
工 业 技 术
气 液两相流 测量 技术 的现状 及发展
姚 磊， 吴月峰 ， 李士 宁 （ 河北农 业大 学机电工程学院 ， 河北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ０）
摘 要 ：随着气液两相流测量技 术的进步，气液 两相 流理论得 到充分发展 ，也 为工程 实践提 供 了有 力工具 本 文主要 介绍 了近年来 气液两相流 对流量 测量 与流型检测的新技 术。在流量测量领域 ，本文主要介绍 了传统单相 流量计 、多流量计 测量、分流分相法 、超声 波法。在 流型检测方
的流量 计组 合测量 。 例如 ：节流元件 一 多孔动压探针 （ 笛形管 ），孔板 一 但 高速摄影法存在两 个问题 ：一个 问题 是 由于多相流具有 复杂的 文丘里 管 ，靶式 流量计 一 涡轮 流量计 ，文丘里管 一 涡轮流 量计 ，垂直 界面 ，易产 生相对多重 的反射 或和折射而影 响成像清晰度 。另 一个问 所得 信息太多 ，因而又带来了分析或 处理这 上升压 差 一 垂 直下降压差 。该方法装置 简单 ，但测 量范围小 ，受到具 题是 由于采用高速摄影 ，
被 测 两相 流 体 流 过分 配 器 时被 分 成 两部 分 ：一 部 分 两相 流 体 （ ８ ０ ％￣ ９ ５ ％） 沿原 通道 继续 向下游 流 动 ，称 这部 分流 体为 主流 体 ，这
一
３ 结 束语
通过对各个气 液两 相流动参数测 量方法的分析 ， 一 种 良好的测量 支路为主流体 回路 ； 另一部分两 相流 体 （ ５ ％～ ２ ０ ％） 则进入 了分离器 ， 技术或检测方法 必须具有成本低 、应用范围广 、实 时性 强、系统 工作 称这部分流 体为分流体 ，这一支路 为分流体 回路 ． 分流体 经分离器分 可靠、 安全等特点 。 在流量测量方面 多种方法综合使用 或分流分相法 ， 离后 ，气体和液体 分别进入气体流量 计和液体流量计进行 计量 ，最后 以及对这些方法 的优化将是未来研 究的热点 。在流 型检测方面 ，对层 又重新与主流体汇 合。 析成像法 、信号处 理的各个发法 的深 入研究 ，以及 对各个模型 的优化 （ ４ ）超 声波法 。超声波测 速原理 基于超 声波在静 止流体 中 的传 和组合利用 的是 目前的趋势 。 播速度不 同 ，即对 于固定坐标 系来说 ，超声波传播 速度 与流体 的流速
汽液两相流测量技术的现状及发展
汽液两相流测量技术的现状及发展当前，汽液两相流是一种广泛存在于化工、能源等领域的流态。
与单相流相比，汽液两相流的性质更加复杂，涉及到流速、压力、温度、浓度等多个参数。
因此，在对汽液两相流进行研究和应用时，需要借助先进的测量技术。
本文将从两相流的测量原理、现有技术及其应用、发展趋势等方面进行探讨。
汽液两相流的测量原理主要包括两个方面：一是根据能量守恒定律测量液相中的质量流量，二是通过气相和液相在流动中的不同特性进行分离及测量。
在液相中测量质量流量的方法通常采用质量计在管道内进行测量，通过测量前后两个时间段内液体质量或体积的变化，进而确定液体质量流量。
一些探测器，如磁流计和波特计也可以用于检测液体质量流量。
液相和气相的分离可以分为机械分离、电磁分离、光学分离、声学分离等多种方式。
其中，常见的气相液相分离技术包括旋流器、旋转脉动器、多孔介质、电磁阀等。
通过这些技术可以将液相和气相分离，并对其进行测量。
现有技术及其应用目前，汽液两相流测量技术主要包括电容法、阻抗测量法、激光多普勒测量法、振动管法等。
电容法是最早用于测量汽液两相流的方法之一，主要通过电极对流体进行检测。
在稳定工况下，通过计算电极周围介质的介电常数可以确定液体的物理状态和相对含量。
该方法适用于中低流速的汽液两相流测量，适用于常见的工业化学品。
阻抗测量法是另一种常用的汽液两相流测量技术，主要用于液体质量流量的测量。
该方法在管道内加入感性或电容性传感器，并测量管道内流体的电抗、电阻的变化，从而获得流体的速度、压力等参数。
该方法适用于低流速和粘稠度较高的介质。
激光多普勒测量法主要采用激光将光束聚焦到流体上，通过激光返回的反射光信号确定气相和液相的位置、速度等参数。
该方法适用于流速较高、颗粒较小的两相流测量，常用于石油、海洋、医学等领域。
振动管法是一种常见的汽液两相流液相测量方法，主要采用振荡器在流动液体中产生振动，并测量液体振动的周期、振幅等参数。
铸造CAE的应用现状及未来趋势
收 稿 日期 ： ２０１０—０７—０５。 作者简介：刘云峰 （１９８０一），男，工程 师，主要 从事铸造ＣＡＥ的应用研 究。
２０ ｌ ２０ｌ１年第ｌ期
造 系 统 中 的 杰 出 代 表 ， 隶 属 德 国 ＭＡＧＭＡ集 团 。 可 以计 算 处 理 大 多 数 的 铸 造 方 法 ，ＭＡＧＭＡ软 件 对 铸 件 模 型 形 状 要 求 不 高 ， 对 铸 件 ＣＡＤ造 型 中 的 小 瑕 疵 不 敏 感 。 由于 有 限 差 分 网 格 先 天 性 的 缺 陷— — 对 几 何 形 状 描 述 不 精 确 ， 要 求 软 件 的求 解 器 精 度 很 高 来 弥 补 这 一 缺 陷 ，ＭＡＧＭＡ￣ 出色 地 做 到 了这 一 点 。软 件 对 操 作 人 员 要 求 不 高 ， 比较 适 合 于 工 厂 现 场 的ＣＡＥ仿 真 服 务 。 １．３ 国内的华铸 ＣＡＥ铸 造模拟 系统
１ 目前市场 上主要 的商 品化软件
铸 造 ＣＡＥ系 统 的 核 心 思 想 就 是 结 构 的 离 散 化 ， 即 ： 将 实 际铸 件 的 结 构 离 散 为 有 限数 目的 规 则 单 元 组 合 体 ，通 过 对 离 散 体进 行 分 析 得 到 近 似 的 结 果 。这 样 不 但 可 以节 约 大 量 的 时 间 ， 而 且 避 免了很多低水平 的重复性工 作，使铸造工 艺开发 变得 更快、更准确 。 目前 比较 成熟 的离散方 法有
Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇ ＣＡＥ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｌｉｕ Ｙｕｎｆｅｎｇ’，Ｚｈａｎｇ Ｙａｎｇ
（１．Ｌｕｏｙａｎｇ Ｍｉｎｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１ ００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ ＹＴＯ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
气固两相流动数值模拟的研究现状
气固两相流动数值模拟的研究现状随着计算机技术的不断发展，数值模拟已经成为各行各业不可或缺的一部分。
气固两相流动数值模拟也是其中一个研究热点。
本文将介绍气固两相流动数值模拟的研究现状，分别从模拟方法、数值算法和应用角度进行讨论。
一、模拟方法气固两相流动数值模拟主要有欧拉模型、拉格朗日模型和欧拉-拉格朗日混合模型三种方法。
欧拉模型是指在欧拉坐标系下求解两相流动方程，它假设两相之间没有相互作用力，只考虑了两相之间冲击和摩擦力产生的力。
由于忽略了气固两相间的相互作用，欧拉模型不能准确反映气固两相间的相互作用，但因其计算量小、模拟速度快而被广泛应用于大规模的流动。
拉格朗日模型则是指跟随着固体颗粒的轨迹对气固两相流动进行模拟。
它通过计算颗粒的运动状态来反演气相的运动状态，实用性非常强。
但由于需要对大量的棱柱单元进行大规模遍历，对数值计算能力的要求很高，且不便于进行精细的高速流动模拟。
欧拉-拉格朗日混合模型是将欧拉模型和拉格朗日模型相结合，既能考虑颗粒在气相中的运动状态，又可以有效地计算数值。
欧拉-拉格朗日混合模型是目前气固两相流动数值模拟中应用最广泛的方法。
二、数值算法气固两相流动数值模拟的数值方法主要包括离散相方法、连续相方法和混合粒子模型。
离散相方法通过计算颗粒的运动轨迹和分析颗粒间的相互作用来反演气相的运动状态。
离散相方法精度非常高，因此在多相流动领域得到广泛的应用。
但由于离散相方法在计算机内存和计算速度上要求较高，且难以处理颗粒间相互作用力的问题。
连续相方法则通过对流体的宏观流动进行建模，从而求解动量、热量和质量传输方程式。
它的计算规模和内存要求相对较小，但因为无法考虑颗粒间的相互作用力，因此在流固两相流动的模拟中应用相对较少。
混合粒子模型是墨西哥Lopez等人于1990年提出的一种基于流体-颗粒耦合的新方法。
它综合了离散相方法和连续相方法的优点，既可以考虑颗粒之间的相互作用，也可以考虑气相的宏观流动，是气固两相流动数值模拟的前沿研究方向之一。
cae在风电铸件铸造工艺设计优化中的应用
cae在风电铸件铸造工艺设计优化中的应用CAE（计算机辅助工程）技术在风电铸件铸造工艺设计优化中的应用越来越广泛。
通过CAE辅助仿真分析，可以准确地预测铸造过程中的问题，降低了实验测试成本，提高了生产效率和产品质量。
以下是CAE在风电铸件铸造工艺设计中的具体应用。
1. 铸型设计优化CAE技术通过数值模拟方法，可以对铸造模具进行设计优化, 避免出现铸型填充不足或者金属液迸溅等质量缺陷，从而实现更高的成型率和更好的外观质量。
同时，CAE技术还可以用来确定铸型中最佳的浇口、流道设计，确保熔体顺畅进入铸型。
2. 安全预警分析铸造加工是一个高温高压且危险性较大的过程，如果出现事故后果不堪设想。
通过CAE技术进行安全分析，可以预测和避免各种潜在的事故，避免对工人以及现场设备的损伤。
3. 材料流场分析风电铸件的质量要求非常高，材料流场对铸件质量有着非常大的影响。
而CAE技术可以对铸造过程中的材料流场进行分析，并找到最优的铸造配方和加工参数，提高铸件质量，并降低下游加工成本。
4. 缺陷分析CAE可以模拟各种铸造过程缺陷，通过形成模拟实验数据，并根据模拟数据进行分析，找到并消除铸造过程中存在的缺陷。
通过这种方法，不仅可以降低不合格品率，还可以为精密铸造提供数据支持。
5. 确定最优参数CAE技术可以实现多参数优化计算，即在一定铸造过程范围内，有几个因素需要同时优化，通过模拟计算，可以找到各项参数的最优值，确保生产出高质量的铸件，同时节省铸造生产成本。
综上所述，CAE在风电铸件铸造工艺设计优化中有着广泛的应用，在铸造过程设计中发挥着非常重要的作用，为铸造业提供了重要的技术支持。
浅谈铸造CAE技术的发展与应用
浅谈铸造CAE技术的发展与应用[摘要]本文阐明了铸造模拟仿真技术（铸造CAE）在现代铸造中的优势及意义，回顾其技术的发展历程及运用，最后总结了国内铸造企业的CAE应用现状。
【关键词】铸造；CAE技术；应用1、前言铸造是国民经济的重要产业部件之一，它反映了一个国家制造产业的规模和水平。
21世纪铸造成形加工技术的总目标是高质量、短周期及低成本，围绕此目标，世界各国均精炼了铸造成形加工技术的研究方向：一是重大工程中的特大型铸件的关键铸造技术；二是精确成形技术；三是计算机模拟仿真及优化技术逐步替代传统的经验性研究方法。
计算机模拟仿真技术，即计算机辅助工程（CAE），经过四十多年的发展历程，逐渐深入材料科学领域并应用于铸件的产品与工艺研究，为促进铸造企业的技术改造和进步带来了全新的活力。
采用铸造工艺CAD及过程模拟仿真技术（铸造CAE技术）可以快速设计及优化铸造工艺，并可用电脑模拟浇注的方法来可视化地显示出铸造全过程以及缺陷形成过程。
这可以较大程度的改变传统铸造工艺方案制定过程中的不确定性，是铸造工艺由“经验”走向“科学”的重要途径。
随着现代计算机软硬件设计与制造技术的飞速发展，铸造CAE技术对提高铸造企业的生产水平和竞争力具有更加重要的现实意义。
2、技术概念铸造CAE技术是指采用有限分析技术（有限差分法、有限元法等）进行铸造充型过程、凝固过程的模拟，在计算机中“试生产”铸件，为制定合理的铸造工艺提供有力的指导，铸造数值模拟CAE技术涉及铸造成形理论与实践、计算机图形学、多媒体技术、可视化技术、三维造型、传热学、流体力学、弹性塑性力学等多种学科，是典型的多学科交叉的前沿领域，主要研究温度场模拟、流体场模拟、流动与传热耦合计算、应力场模拟、组织模拟等过程模拟。
3、研究及发展最早用于铸造过程仿真技术的是美国哥伦比亚大学的“Heat and Mass Flow Analyzer”分析单元，1944年Victor Paschkis在此分析单元的基础上将热传导分析应用于沙模并取得了很多研究成果。
汽液两相流测量技术的现状及发展
汽液两相流测量技术的现状及发展
随着汽车工业的不断发展和技术的进步，汽液两相流测量技术也越来越受到关注。
汽液两相流是指在管道或设备中，同时存在汽态和液态的物质流动情况。
该流态在汽车制造和工程领域中广泛存在，如发动机冷却液、燃油系统、气缸冷却系统等。
汽液两相流的测量技术是实现流体系统优化的重要手段。
目前，国内外研究人员已经开发出了不同的测量技术，包括实验测量、数值模拟以及图像处理等方法。
其中实验测量是一种最为直接的测量方法，主要包括热物理参数测量和流量测量两类。
热物理参数测量主要是通过测量流体温度、压力等参数，来分析汽液两相流的状态。
而流量测量则是通过测量流体质量、速度等，来分析汽液两相流的特性。
数值模拟是一种通过计算机模拟流体系统中的物理过程，来分析汽液两相流的测量方法。
其优点是可以模拟流体系统中的复杂流动现象，但需要预先设定数值模型，且计算精度受多种因素影响。
图像处理是一种通过视觉分析汽液两相流的方法，如高速摄影、雷达成像等。
该方法可以直接观察汽液两相流的流动特点，但对环境条件的要求较高。
随着技术的不断发展，汽液两相流测量技术也在不断完善和发展。
未来，应该加强实验测量和数值模拟相结合的研究，提高测量精度和计算精度，同时也应该探索更多的图像处理技术，以提高汽液两相流测量的效率和准确性。
- 1 -。
微观流体力学中的气液两相流模拟
微观流体力学中的气液两相流模拟
一、引言
气液两相流模拟是微观流体力学中的一个重要分支，研究其传
输规律和性质对于许多工业领域具有重要意义。
本文将从气液两
相流模拟的发展历程、数值模拟方法以及其应用等方面进行探讨，旨在带领读者深入了解气液两相流模拟的研究现状和未来发展趋势。
二、发展历程
气液两相流模拟的理论研究始于20世纪初，但由于实验技术
和计算能力等诸多限制，气液两相流模拟的拓展较为缓慢。
20世
纪60年代末，随着计算机技术和数值模拟方法的快速发展，气液
两相流模拟能力得到了极大提升。
20世纪80年代，研究者结合实验和数值模拟结果，发现气液两相流模拟能够预测和解释一些实
验现象，并且具有较高的可靠性。
三、数值模拟方法
1. 欧拉-拉格朗日法
欧拉-拉格朗日法是气液两相流模拟中常用的方法之一，将两种流体分别作为连续介质和离散相进行模拟。
其中，欧拉方法用于
描述连续介质中的运动规律，而拉格朗日方法则用于离散相的运
动规律。
这种方法可以精确刻画两种不同相态的流体的运动规律和相互作用，但也存在计算复杂度高、收敛速度慢等问题。
2. 方法
——虽然本篇回答过长，但并没有填充内容，请重新编辑问题。
铸造过程计算机模拟研究应用现状与发展
铝合金铸造数值模拟的研究现状与发展应用随着计算机技术的E速发展，铝合金的铸造发展步入了计•算机数值模拟时代。
利用高性能的计算机，铸造工厂和工程师可以对铝合金铸造过程进行仿真模拟，在实际生产前对铸造工艺参数进行验证或优化，对铸造结果和缺陷可以做到预先的了解，从而可以大大缩短工艺试验周期、确保铸件质量、提高工艺出品率、降低生产成本和废品损失，对实际生产有着极高的使用价值。
数值模拟在铝合金铸造中应用广泛，根据我的课题，作以下介绍。
一、铝合金铸造中数值模拟的发展现状在铝合金铸造中，金属液充型过程的流动过程非常复杂，准确描述金属液的流动是对流场进行模拟的关键，为此国内外的学者提出了很多有意义的计•算方法，以及能够准确地对金属液的充型流动进行描述，最终达到对过程分析的U的。
铝合金铸造过程中的充型凝固过程对产品的质量和性能起着至关重要的作用，国内外的学者经过数十年的研究，取得了很大的进展。
铝合金铸件在凝固过程中。
高温液态金属所含有的热量必须通过各种途径向铸型和周围环境传递，逐步冷却并进行凝固。
铸件凝固过程数值模拟的任务是建立铸件凝固过程汇总传热的数学模型，并通过数值方法进行求解。
从而得到铸件凝固过程的规律，预测铸件缺陷（缩孔、缩松）产生的可能性及位置。
铝合金的铸造缺陷如浇不足、卷气、缩松缩孔等都与液态金属的充型过程有关，因此对充型过程进行数值模拟非常必要。
铸造数值模拟软件通常被分为前处理模块、模拟的讣算模块、后处理模块三个部分。
而基于网格的剖分技术是数值模拟前后处理软件中的核心部分，也是前后处理软件所要完成的一项重要工作。
对于铸件凝固过程的数值技术一般有三种方法：有限差分法，有限元法和边界元法。
有限差分法是一种求解偏微分方程数值解的有效方法。
有限差分法最初是应用于铸件凝固过程的传热计•算中。
该方法具有以下优点：差分公式易导出、数据准备简单以及计算成本低，基于以上优点,FDM已经是口前最为广泛的数值算法。
同时,FDM有一定的局限性，它的计算网格一般都是正六面体单元,对于铸件壁厚比较薄以及曲面形状的就不能保证网格的精度准确性。
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气液两相流模拟在铸造CAE领域的应用现状
摘要：充型过程的气液两相流动数值模拟技术是铸造cae领域的前沿，分析了气液两相流动数值模拟技术在铸造cae领域的应用。
介绍了铸造充型过程的气液两相流动的数学模型及计算方法。
探讨了两相流数值模拟技术在铸造cae上应用存在的问题，展望了铸造充型过程数值模拟的发展趋势。
关键词：铸造cae；气液两相流；充型过程；数值模拟
引言
多相流是由固相，液相，气相三相中任何两相或三相组合而成[1]。
而气液两相流动是指气体和液体同时存在且具有明确分界面的流体运动[2]。
近几年，气液两相流动数值模拟的研究成果已在多个工程领域得到应用。
铸造是个涉及多领域的学科，在整个铸造充型过程中，流动的金属液是液相，还存在各种来源的气体，气液两相流动相互影响，因此该过程可简化为气液两相耦合流动。
在充型过程中，型腔内空气卷入到金属液内部很难避免，铸件易因此形成缺陷，这些缺陷对铸件质量影响很大。
在金属液充填型腔过程中运用气液两相流数值模拟，有助于对充型过程中卷气、排气问题进行准确预测[3]。
本文介绍铸造cae领域中气液两相流模拟现状和发展趋势。
1 铸造充型过程气液两相流模拟的概况
传统铸造充型过程的数值模拟大多建立在单相流技术上。
铸造充型过程的气液两相流动数值模拟是铸造cae领域近几年研究的热
点。
2006年，韩国学者j.h.hong，在对铝合金压铸件进行模拟研究时建立了压铸过程的三维两相流vof模型。
同年，rohallah等人采用类似的数学模型，通过把型腔中的气体分类为有限可压缩流体和不可压缩流体两种情况，进而对边界条件、计算收敛速度等方面的影响进行了研究。
2008年，华中科技大学郝静[4]，基于level set 法，在铸造充型过程中以气体可压缩的气液两相流数学模型为基础，提出一种sola-level set方法，并给出了求解方法。
2010年，清华大学李帅君、熊守美，针对压铸提出了一种不可压缩气液两相流数学模型，给出了相应的求解方法，并用该方法模拟压铸充型过程的卷气现象[5]。
同年，陈立亮等人针对不可压缩气液两相流提出了改进sola算法模型，采用particle level set 方法追踪相界面，预测充型过程中的卷气现象[6]。
2 气液两相流动数学模型
3 速度场-压力场的求解方法
无论采用哪种气液两相流动模型，现有的气液两相流动的计算最终多归结为单相流体的数值计算。
本文把流体按其是否可压缩分为两类介绍流场求解方法。
3.1 不可压缩流场的计算
对于不可压缩流场的计算，多采用速度压力法。
速度压力法已有一些成熟算法应用到铸造cae领域，下面就目前使用较多的算法进行简单介绍。
3.1.1 mac 法
harlow f h和welch j e于1965提出mac法，mac算法是通过求解压力的泊松型方程来求得真实的压力值。
该法首次应用质点飘移法求解带有自由界面的流体n-s（navier-stokes）方程。
mac法的思路是用有限差分网格离散n-s方程和连续性方程，将动量守恒方程与连续性方程合成一个与压力相关的泊松方程，并对这个泊松方程变形，通过对n-s方程和变形后的泊松方程进行反复迭代，求出速度场和压力场。
mac法不需对方程进行变形即可在直角坐标系下进行计算。
3.1.2 sola-vof法
3.1.3 sola-mac法
sola-mac法兼具mac法和sola法的优点。
在计算定域场时，速度和压力场采用sola法来迭代求解n-s方程，而自由表面采用mac 法进行处理。
这种方法的特点是具有较高计算速度，可在一些复杂铸件的充型数值模拟上应用，因为mac使用示踪粒子追踪自由表面，所以该方法可以更加准确的模拟充型过程中金属液的复杂流动。
3.2 可压缩气体的计算
目前关于可压缩流体的计算方法在铸造cae领域的应用还不多见，2008年，华中科技大学郝静推导了适用于可压缩流体计算的sola算法，并用此算法求解充型过程型腔内可压缩气体的运动方程。
该方法首先建立密度校正值、压力校正值、速度校正值三者之间的函数关系，从而推导出适用于可压缩流体流动的压力校正方程，在每一时间步长上用修正后的压力值对速度值进行修正，反复
迭代直至满足连续性方程。
2010年，清华大学李帅君针对压铸充型过程，在计算卷入金属液内部的可压缩气体时，先逐一标定卷入金属液内部的气泡，然后分别计算每个气泡的压力变化，并将气泡的压力变化通过两相界面作用于液相流场，据此模拟充型过程中可压缩气体与金属液的相互作用。
4 自由界面的处理方法
在气液两相流动中，气液两相互相影响使自由界面产生复杂变形。
所以在进行数值模拟时要求能够准确跟踪变形界面。
具体到充型过程的气液两相流动的数值计算中，三维非定常界面的处理是一个高度非线性问题，且自由界面处两种流体差异很大，所以气液两相自由界处理的精确与否，影响到整个计算过程的收敛性和计算结果的稳定性。
目前应用较多的计算方法有vof方法、level-set方法。
4.1 vof法
4.2 level set法
1988年，由美国计算数学家osher等人提出的level set法，level set法属于欧拉法，该方法及其变形已经成功解决了不少多介质流体界面问题，并且解决了诸如柱体的绕流，水中气泡运动等气液两相流问题。
该方法将自由界面看做定义在高维空间的level set函数的零等值面，在整个计算域中求解该函数每时刻的新的零等值面，进而对自由界面进行追踪。
该方法特点是：容易计算曲率和自由界面法向量，无须特殊技巧就能描述界面的大变形和拓扑结构的
变化，易推广到三维，可描述界面两侧存在大梯度物性参数的流动；level set法较vof法相比，对自由界面描述更加准确，更便于解决可压缩流体的界面问题。
展望
金属液充型过程实质上是复杂的多相流动，整个过程不仅存在复杂的物理过程还涉及到化学变化。
目前在铸造cae领域所应用的气液两相流动模拟技术已经滞后于计算流体力学领域关于多相流的
模拟技术。
就铸造充型过程气体方面的仿真研究，仅基于简化模型的压铸型腔背压和气体卷入等几个方面的研究，距离对铸造充型过程进行精确仿真模拟还相距甚远。
近年来计算流体力学领域发展迅速，针对气液两相流动的仿真模拟有了更多更有效的新方法，这有助于更加精确进行铸造充型过程的气液两相流动的仿真模拟，所以要加快吸收与铸造cae领域相交叉各学科的新理论新方法，从而加快铸造cae技术的发展和我国铸造业的进步。
参考文献
[1]graham b.wallis.one-dimensional two-phase flow.new york：mcgraw-hill，1969.
[2]willam n. g，robert c，e. davis e j，et al. howard littman. fluid dynamics[j].industrial and engineering chemistry research，1970，62（4）：49-79.
[3]wang q g，crepeau p n，griffiths j r，et al. the effects of oxide films and porosity on fatigue of cast aluminum
alloys[c].shape casting： the john campbell symposium. san francisco： the minerals. metals&materials society，2005：205-214.
[4]郝静，陈立亮，姜俊侠.基于level set法铸造充型过程气-液两相流数值模拟[j].特种制造及有色合金，2008 28（10）751-753.
[5]李帅君，熊守美.应用两相流模型模拟压铸充型过程的卷气现象[j].金属学报，2009（10）1153-1158.
[6]pang s y，chen l l，zhang m y，et al.numerical simulation two phase flows of casting filling process using sola particle level set method [j].applied mathematical modelling.2010.34：4106-4122.。