铝液在多孔介质中渗流时气体反压力模型的研究.PDF

2000 年 9 月 　　　　　　　　　　　　　　　南昌航空工业学院学报 September . 2000 第 14 卷第 3 期 　　　　　　　Journal of Nanchang Institute of Aeronautical Technology Vol . 14 　№3 铝液在多孔介质中渗流时气体反压力模型的研究 余 　欢 (南昌航空工业学院科技处 　江西 南昌 330034) 摘 　要 　本文研究了铝液在多孔介质中快速糁流的特点 ,建立了在渗流法制备多孔泡沫铝合金时的型 　　　　　　　 腔内气体反压力模型 ,该模型使计算结果更接近实际浇注情况 。研究表明气体反压力与多孔介质的透 ( ) 过率 即孔隙率和孔径 、渗流速度 、渗流长度有关 。通过对渗流过程的渗流和传热进行耦合数值计算 , 并经实际浇注验证 ,说明数值计算基本合理 ,对最终优化渗流工艺具有实际意义 关键词 　气体反压力 　渗流 　铝合金 　模拟 中图分类号 　T G2 1 + 4 A —微元截面积 ; 前言 ρ —流体密度 ; 铝液在多孔介质中的渗流是铝基复合材料及多 t —渗流时间。 孔铝制备中的关键过程 ,为了控制制品的最终质量 , ( ) F = Fμ + Fσ + Fg + Fe + Pback + P 2 对渗流过程进行模拟计算显得很有意义 。一般情况 ∑ 下 ,对金属液采用较快速度的渗流 ,常见的渗流模型 式中 ,Fμ—粘性摩擦力 ; 中未能考虑型腔内气体在快速渗流过程中来不及排 Fσ—表面张力引起的毛细管阻力 ; 出而产生的气体反压力 〔1〕。而大量实验表明气体 ρ Fg = - gxnA —重力 ; 反压力在铝液快速渗流时是不能忽略的 , 因为在合 2 1 dx F = - ρ 金液还没有形成网络之前 ,流动过程具有很大的随 e nA —端部阻力 ; 4 dt 机性 。但这个区域的厚度通常非常小 ,在该薄层中 Pback —型腔中剩余空间内气体在充型时形成 合金液的流动是由表面张力和气体的反压力控制 的气体反压力 ; 的。 ρ 〔2 〕 P = nA —作用在微元上外加总压力 。 关于渗流过程中的气体反压力 , S. Long 等