Wpływ ruchu ciekłego metalu na kinetykę krzepnięcia. Zagadnienie osiowo-symetryczne

W pracy sformułowano model matematyczny i numeryczny procesu krzepnięcia odlewu o kształcie cylindrycznym z uwzględnieniem procesu wypełniania wnęki formy ciekłym metalem i zasilania odlewu przez nadlew podczas jego krzepnięcia. Uwzględniono wzajemną zależność zjawisk cieplnych i dynamicznych. Określono wpływ prędkości i temperatury zalewania metalu na kinetykę krzepnięcia odlewu. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań Naviera-Stokesa i równania ciągłości, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania przewodnictwa ciepła z członem konwekcyjnym. Uwzględniano zmianę parametrów termofizycznych w funkcji temperatury. Postawione zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych.

---

In the paper, a mathematical and a numerical model of the solidification of a cylindrical shaped casting, which take into account the process of filling the mould cavity with molten metal has been proposed. The feeding of the casting by a riser head during solidification has also been taken into consideration. Mathematical model takes into consideration interdependence of thermal and dynamical phenomena. The influences of the velocity and the metal pouring temperature on the solidification kinetics of the casting were estimated. Velocity fields were obtained by solving the Navier-Stokes equations and the continuity equation, while the thermal fields were obtained by solving the equation of heat conductivity containing the convection term. The changes of the thermophysical parameters, with respect to temperature, were taken into account. The problem was solved by the finite element method.