高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

中国有色金属学报, 2012, 22(6): 1754-1762.

高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

李俏杰 ^1, , 郑洲顺 ^2, , 王爽 ^3, , 刘建康 ^4,

1.中南大学数学与统计学院,长沙410083

2.中南大学数学与统计学院,长沙410083

3.中南大学数学与统计学院,长沙410083

4.中南大学数学与统计学院,长沙410083

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50874123;51174236) 国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB606306)

关键词：高速压制 , 格子Boltzmann方法 , 松弛函数 , 应力波

Numerical simulation of powder flow in high velocity compaction by lattice Boltzmann method

根据高速压制工艺过程的特点,底部和侧面边界采用反弹与反射的混合格式,顶部通过改变分布函数构造能模拟动态压制过程的边界格式.利用粉体的初始密度和压制最大理想密度建立一个动态的松弛函数来代替格子Boltzmann方法的固定松弛时间.对圆柱体及单级台阶的圆柱体模具的高速压制成形过程进行二维数值模拟,直观显示压制过程中粉末的流动以及应力波的形成与传播过程.模拟结果表明:模具形状对应力波的波形有较大影响；压制完成后,圆柱体压坯最大密度差为12 mg/cm3,密度分布均匀且左右对称,压坯顶部和底部密度较中间部分密度稍大,与实验结果基本相似；圆柱体压坯中存在密度较低的横向窄带区域,揭示成形坯有可能形成分层或断裂.

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