بررسی تأثیر شیب و تغییر سطح مقطع راهباره بر فشار و رفتار سیال بهکمک شبیهسازی عددی حجم محدود

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• مجتبی برزگری
• محمد حسین میرباقری

ایرانی

10.22067/ma.v22i2.10905

چکیده

هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تأثیر هندسهی راهباره در مجموعههای راهگاهی فشاری در فرایند ریختهگری با قالب ماسهای است. عدم طراحی مناسب هندسهی راهباره میتواند منجر به وقوع پدیدهی ماسهشویی در فرایند ریختهگری شود. با این هدف، ابتدا مدلی بهشکل یک صفحهی نازک دو بعدی طراحی شد، و با تغییر شیب راهباره و سطح مقطع آن بهطور منظم، تأثیر فشار در راهباره بهروش حل عددی اختلاف محدود شبیهسازی شد. سپس، عامل فشار بدون بعد که نسبت شیب تغییرات فشار به انرژی جنبشی در طول یک کانال جریان است، برای طرحهای مختلف مقطع طولی کانال راهباره با استفاده از نتایج شبیهسازی بهدست آمد تا به این ترتیب، تأثیر متغیرهای شیب و سطح مقطع راهباره در آنها مشخص شود. در مرحلهی دوم، با ریختهگری مذاب آلومینیم در قالبهای ماسهای که یک طرف آن شیشه نسوز قرار داده شده بود، تأثیر تغییر مقطع راهباره و شیب آن در پدیدهی ماسهشویی بهکمک روش عکسبرداری و نیز تراشکاری سطح فوقانی صفحهی آلومینیمی بررسی شد. نتایج نشان دادند که هر گونه تغییر در مقطع راهباره که بتواند منجر به تغییر در مقدار عامل شود، بهطور همزمان میتواند با افزایش تنش برشی بر روی دیوارههای درونی راهباره، منجر به ماسهشویی شود. مقایسهی نتایج مدل حاضر با نتایج بهدست آمده از عکسبرداری، درستی مدل بهکار رفته را بهخوبی تأیید میکند، بهگونهای که در زاویههای راهبارهی 56 و 71 درجه و یا کاهش سطح مقطع راهباره به میزان یک چهارم سطح مقطع اولیه، بیشترین مقدار ماسهشویی در ریختهگری رخ داد.

---

عنوان مقاله [English]

Assessment of the Slope and Cross-Section of In-Gate on the Pressure and Flow Pattern Using Finite Volume Method

نویسندگان [English]

• mojtaba Brzegari
• S.mohamad hosin Mirbagheri

چکیده [English]

In this investigation, the effect of gaiting system geometry during sand casting process has been studied. Sand erosion is one of the most important defects, which is caused due to the incorrect design of the gaiting system. In this study, a thin plate bench-mark was designed, and the pressure field was simulated for the cases of different slopes and cross-sections of the in-gate using Finite Volume Method (FVM). The dimensionless pressure parameter Cinp for the in-gate was calculated with the help of the simulation results. In the second stage, aluminium was molded in a sand mold with a Pyrex glass face. Then, the sand erosion phenomenon was examined using the photography technique, and through machining the upper surface of the aluminum thin plate. The results indicated that the maximum sand erosion during the casting process occurred for the in-gates having the slopes of 56 or 71 degree with a cross section experiencing a reduction of 25% from the initial cross-section.