Профессиональная CAM-система трехмерного моделирования литейных процессов - Курсовая работа

Вычислительный эксперимент занимает промежуточное положение между натурным экспериментом и аналитическим исследованием В цикле вычислительного эксперимента можно выделить следующие этапы (рис.3.1)6. Результаты расчетаМетодика расчета надежности при проектировании кристаллизационных установок определяется степенью изученности не только макрокинетики основного процесса, но и микрокинетики элементарных процессов (первичное и вторичное зародышеобразование, рост кристаллов, их дробление и агрегирование, классификация, промывка, возможность инкрустации и т.д.). Применение нами стохастического системного подхода к анализу химико-технологического процесса и оборудования, в целом как физической системы, позволяет определить все внутренние связи между элементарными процессами, выявить определенные закономерности их протекания или же доказать полное отрицание их детерминированности. Скорость роста кристаллов является функцией устойчивости пересыщения, скорости перемешивания раствора и его температуры, скорости инкрустации, если она имеет место, а также количества и свойств примесей. Скорость перемешивания Vпер раствора как один из параметров процесса кристаллизации, влияет на скорость диффузии вещества из раствора к граням кристалла Д, а это, в свою очередь, влияет как на скорость роста, так и на форму кристаллов. Этим и обусловливается процесс инкрустации, который снижает надежность основного процесса кристаллизации, т.е. замедляет скорость роста кристаллов, изменяет их форму, увеличивает наличие примесей в готовом продукте (товарных кристаллах), вследствие перехода полезной части раствора в инкрустационный слой и т.п.Другими словами, см. рисунок 2.20, требуется найти точку, в которой функция f (x1,x2,…,xn) достигает минимума, но эта точка должна принадлежать области D значений x1,x2,…,xn, в которой справедливы все ограничения (2.1). В момент выхода за допустимую область функция Ш (x1,x2,…,xn) изменяет направление градиента функции F (x1,x2,…,xn) и осуществляется возврат в допустимую область (рисунок 2.4). Наиболее популярный алгоритм метода штрафных функций предусматривает формирование функции Ш (x1,x2,…,xn) в начальной точке и использование для поиска min F (x1,x2,…,xn) метода градиента с постоянным шагом, где после каждого изменения значений x1,x2,…,xn вновь формируется функция Ш (x1,x2,…,xn). Определения: а) W0 - конус допустимых направлений поиска min f (x1,x2,…,xn) при условиях , j=1,2,…,m - все направления в окрестности текущей точки, не приводящие к выходу за область D; б) W1 - конус подходящих направлений - все направления, вдоль которых функция f (x1,x2,…,xn) убывает в окрестности текущей точки; в) W0CW1 - конус возможных направлений - пересечение конусов допустимых и подходящих направлений (все направления, вдоль которых функция f (x1,x2,…,xn) убывает при выполнении ограничений). Алгоритм поиска условного минимума функции f (x1,x2,…,xn) методом возможных направлений сводится к следующему: из начальной точки внутри области D осуществляется поиск min f (x1,x2,…,xn) любым методом безусловной оптимизации (более предпочтителен метод градиента с постоянным шагом); при выходе за пределы области D поиск с предыдущей точки ведется в направлении, определяемом формулой (2.6); дробление шага поиска осуществляется, когда движение в центре конуса возможных направлений приводит к возрастанию целевой функции, либо когда первый же шаг в этом направлении приводит к нарушению ограничений; окончания поиска - при выполнении неравенства h <.Дело в том, что в вычислительном эксперименте в роли опытной установки выступает не конкретное физическое устройство, а программа. В этом случае модель корректируется, вносятся соответствующие поправки в численные методы и реализующие их программы и выполняется новый расчет. Основная же работа по программированию еще впереди - она связана с многократными модификациями программы, отражающими эволюцию математической модели и методов ее расчета. Аналогично и решения (а вместе с ними и соответствующие им фрагменты программ), пересматриваемые на очередном цикле вычислительного эксперимента, как правило, не отбрасываются и могут использоваться затем для других расчетов. Например, метод, оказавшийся непригодным для одной модели, вполне может подойти для расчета следующей модели и т.д.Широко используемые в настоящее время подходы, основанные на RANS-моделях турбулентности, далеко не всегда обеспечивают приемлемую точность результатов, порождая дополнительную проблему выбора конкретной модели турбулентности для проведения расчетов. Возможностей большинства широко доступных (как коммерческих, так и open-source) пакетов CFD-анализа недостаточно для проведения DNS/LES-расчетов в сложных областях и на подробных расчетных сетках, а специализированные пакеты (например, пакет CDP, разрабатываемый в Center of Turbulence Research, Stanford University) доступны очень узкому кругу пользователей.Курсовая работа была выполнена на основе теоретических и практических знаний, накопленных в процессе обучения по ди

Содержание

Введение

1. Методы расчета процессов кристаллизации металлов и сплавов

2. Методы оптимизации

3. Практика организации и проведения вычислительных экспериментов

6. Результаты расчетаВ вычислительной гидрогазодинамике до сих пор остается актуальной проблема аккуратного расчета турбулентных течений. Широко используемые в настоящее время подходы, основанные на RANS-моделях турбулентности, далеко не всегда обеспечивают приемлемую точность результатов, порождая дополнительную проблему выбора конкретной модели турбулентности для проведения расчетов. Более "точные" DNS/LES-подходы требуют использования очень детальных сеток и проведения длительных нестационарных расчетов. Возможностей большинства широко доступных (как коммерческих, так и open-source) пакетов CFD-анализа недостаточно для проведения DNS/LES-расчетов в сложных областях и на подробных расчетных сетках, а специализированные пакеты (например, пакет CDP, разрабатываемый в Center of Turbulence Research, Stanford University) доступны очень узкому кругу пользователей. Отсутствие качественного и доступного инструментария является существенным сдерживающим фактором для проведения высокоточного моделирования турбулентных течений в областях сложной формы.

6. Результаты расчетаКурсовая работа была выполнена на основе теоретических и практических знаний, накопленных в процессе обучения по дисциплинам: "Компьютерное проектирование", "Математическое моделирование", "Детали машин", "Информатика", "Сопротивление материалов". При выполнении курсового проекта, с помощью программы LVMFLOW, были проведены расчеты таких параметров, как: усадка, время заполнения, время затвердевания, температура, жидкая фаза, усадка, критерий Нияма, давление, скорости, время затвердевания, конвективные скорости, DT/dt, время заполнения, контакт со стенкой, контакт с воздухом.

Введение

Основная задача литейного производства - повышение эффективности производства и улучшение качества продукции.

В сфере литейного производства решение этих задач заключается главным образом в использовании высокоэффективных форм организации производства, внедрении новых прогрессивных технологических процессов, создании высокопроизводительных автоматизированных комплектов оборудования, обеспечивающих получение отливок высокого качества. Актуальность темы курсовой работы очевидна в наше время, так как математическое моделирование является необходимым этапом подготовки и обучения студентов и играет важную роль в формировании самостоятельного творческого мышления студента.

Целью данной курсовой работы является работа с инженерной программой LVMFLOW. LVMFLOW - профессиональная CAM-система трехмерного моделирования литейных процессов, реализующая широкий спектр технологий в литейном производстве, позволяющая автоматизировать рабочее место технолога-литейщика, а также сократить затраты времени и средств на подготовку новых изделий.

Курсовая работа представляет собой работу студента, которая выполняется на основе теоретических и практических знаний, накопленных в процессе обучения по дисциплинам: "Математическое моделирование", "Компьютерное проектирование", "Детали машин", "Информатика" и т.д. Она позволяет привить студентам навыки и умения сбора, анализа, обобщения информации по данной предметной области, решения конкретной прикладной задачи с применением обоснованно выбранной компьютерной системы.1. Сталеплавильное производство. Справочник, т.1. - М.: Металлургия, 1964.

2. Прокатное производство. Справочник, т.1 и 2. - М.: Металлургиздат, 1962.

3. Колосов, М.И. Сменное оборудование для разливки стали. / М.И. Колосов, Ю.Д. Смирнов. - Челябинск, 1961.

4. Андресон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен.

5.Н.И. Глебов, Ю.А. Кочетов, А.В. Плясунов. Методы оптимизации учебное пособие. Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2000.

6. Гиршович Н.Г. О взаимосвязи между процессами затвердевания и кристаллизации. / Н.Г. Гиршович // Литейное производство. № 7 - 1959. С.31-34.

Размещено на .ru