廖敦明《有限差分法基础》第1章有限差分法绪论.ppt

有限差分法基础 24课时/1.5学分廖敦明教授 庞盛永副教授 华中科技大学材料学院华铸软件中心材料成形与模具技术国家重点实验室某公司铸件铸造工艺方案模拟实例某公司铸件铸造工艺方案模拟实例有限差分法做什么用的？答：做模拟仿真用！编程实现模拟仿真！答：做模拟仿真用！编程实现模拟仿真！也叫计算机数值模拟技术也叫计算机数值模拟技术3一、主要内容1、了解计算机仿真技术的概念、应用领域；2、学习数值分析方法：了解数值模拟的两大有限分析方法：有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）；3、CAE软件组成 教学计划教学计划 （1/2）4二、考试方式：平时考勤30%+卷面考试70%。（评分比例暂定）(注意：闭卷考试！)三、考题类型（暂定）n 1.简答题 6 10n 2.论述题 140教学计划教学计划 （2/2）5参 考 资 料n1.周建新，廖敦明等编著.铸造CAD/CAE，化学工业出版社，2009年n2董湘怀 主编.材料成形计算机模拟.机械工业出版社，2002n3荆涛，凝固过程数值模拟，北京：电子工业出版社，2002n4傅德薰主编.流体力学数值模拟，国防工业出版社，1993n5日大中逸雄.计算机传热凝固解析入门铸造过程中的应用，机械工业出版社，1988n6杨全，张真.金属凝固与铸造过程数值模拟.浙江大学出版社，1996n7柳百成，荆涛 编著.铸造工程的模拟仿真与质量控制.机械工业出版社，2001.4Introduction of Finite Difference Method 第1章 有限差分法 绪论有限差分法基础讲义CAECAE技术基础技术基础三维三维CAD造型造型 网格剖分网格剖分 数值求解数值求解 缺陷预测缺陷预测 可视化显示可视化显示 模型离散模型离散 数值求解数值求解 边界条件边界条件 初始条件初始条件 物性参数物性参数 数学模型数学模型铸造铸造CAECAE技术基础技术基础以温度场为例以温度场为例铸造铸造CAECAE技术基础技术基础以温度场为例以温度场为例Fourier 方程方程以差分代替微分，以差商代替导数铸造铸造CAECAE技术基础技术基础以温度场为例以温度场为例铸造铸造CAECAE技术基础技术基础铸件温度场显示铸件温度场显示（不同的颜色对应不同的温度值）（不同的颜色对应不同的温度值）大型风电轮毂球铁件大型风电轮毂球铁件凝固液相前沿变化凝固液相前沿变化球铁件模拟实例球铁件模拟实例13凝固模拟凝固模拟缩松缩孔图片缩松缩孔图片(紫色为缩松，黑色为缩孔）紫色为缩松，黑色为缩孔）缩松位缩松位置置 体积体积（cm)111.77215.8036.91429.44528.16.21345球铁件模拟实例球铁件模拟实例传热分析（1）Heat transfer simulation铸造CAE模拟的主要内容 Main points凝固分析（2）Solidification simulation流动分析（3）Fluid simulation（4）Simulation coupling of fluid and heat transfer流动与传热耦合分析缺陷预测与工艺优化（5）Defect prediction&processing optimization复杂多相流流动分析复杂多相流流动分析（6）Simulation of complex multi-phase fluid（7）Weather forecast天气预报整体实例泵体充型凝固全过程模拟铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1 1铸件工艺 合金牌号浇注温度/ZG06Cr13Ni4Mo 1570铸钢件泵体的STL三维模型铸钢件泵体工艺的STL三维模型铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1 1色温填充动画色温填充动画1/2铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1充型过程模拟充型过程模拟色温填充动画色温填充动画2/2铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1充型过程模拟充型过程模拟色温分布动画色温分布动画铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1凝固过程模拟凝固过程模拟缺陷预测缺陷预测缩孔形成动画缩孔形成动画铸钢件泵体应用实例铸钢件泵体应用实例1Heat transfer simulation(1/3)CrankshaftHeat transfer simulation(2/3)Die castingHeat transfer simulation(3/3)Ironer凝固分析Solidification simulation(1/4)CrankshaftSolidification simulation(2/4)IronerSolidification simulation(3/4)Water pumpSolidification simulation(4/4)Housing流动分析Fluid simulation(1/7)CrankshaftFluid simulation(2/7)IronerFluid simulation(3/7)CoverFluid simulation(4/7)BenchmarkFluid simulation(5/7)BenchmarkFluid simulation(6/7)Gating 浇道Fluid simulation(7/7)Gating 改进Simulation coupling of fluid and heat transfer(1/3)Ironer流动与传热耦合分析Simulation coupling of fluid and heat transfer(2/3)TurbineSimulation coupling of fluid and heat transfer(3/3)Cylinder Block缺陷预测与工艺优化Defect prediction&processing optimization(1/6)CylinderDefect prediction&processing optimization(2/6)Defect prediction&processing optimization(3/6)Defect prediction&processing optimization(4/6)复杂多相流流动分析复杂多相流流动分析Simulation of complex multi-phase fluid(1/5)Simulation of complex multi-phase fluid(2/5)Simulation of complex multi-phase fluid(3/5)Simulation of complex multi-phase fluid(4/5)Simulation of complex multi-phase fluid(5/5)Simulation of complex multi-phase fluid(6/5)表面张力对充型过程的影响表面张力对充型过程的影响 A.No surface tension B.With surface tensionEffect of surface tension on mold filling process(1/5)A.No surface tension B.With surface tensionEffect of surface tension on mold filling process(2/5)A.No surface tension B.With surface tensionEffect of surface tension on mold filling process(3/5)A.No surface tension B.With surface tensionEffect of surface tension on mold filling process(4/5)A.No surface tension B.With surface tensionEffect of surface tension on mold filling process(5/5)Weather forecast(1/4)天气预报Weather forecast(2/4)Weather forecast(3/4)Weather forecast(4/4)谢谢！谢谢！