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导风叶轮熔模铸造过程数值模拟与工艺优化的任务书
一、任务背景
导风叶轮是离心压缩机、风机等设备中常见的零件之一。传统的导风叶轮制造工艺主要采用铸造、焊接等方式，成本较高，而且加工精度不易保证。因此，利用数值模拟技术对导风叶轮的熔模铸造过程进行优化，可以有效降低制造成本，提高加工精度以及减少废品率，具有广阔的应用前景。
二、任务目标
本次任务旨在利用数值模拟技术对导风叶轮的熔模铸造过程进行模拟，并针对模拟结果进行分析和优化，以获得满足产品质量要求的优化铸造工艺。
具体目标如下：
1.建立导风叶轮的CAD几何模型，包括叶片、轮缘、轮盘等关键零件的建模。
2.基于计算流体力学（CFD）方法，对导风叶轮的铸造过程进行数值模拟，计算得到叶片的填充情况、温度分布和凝固组织演变情况。
3.基于数值模拟结果，分析导致叶片气孔、缩松等缺陷的原因，并优化铸造工艺，减少缺陷率。
4.利用数值模拟结果和实验数据进行比较，验证模拟结果的可靠性和准确性，并提出改进意见。
三、任务内容
1.建立导风叶轮的CAD几何模型
通过测量实际叶轮件的几何尺寸和结构特征，使用计算机辅助设计软件，建立导风叶轮的三维几何模型，包括叶片、轮缘、轮盘等零件的几何形状和尺寸关系。
2.数值模拟熔模铸造过程
利用热流固耦合的有限体积法，采用计算流体力学模拟软件，对铸造过程进行数值模拟。首先，将几何模型导入流体力学软件，对导风叶轮进行网格划分，确定网格密度和分布。然后，根据铸造工艺参数，输入固定边界条件，包括温度、压力、流量等参数，模拟熔模铸造过程中金属液流动、传热和凝固变形等过程，计算产生的应力和变形等数据，得到叶片的温度和凝固组织演变情况。
3.优化铸造工艺
根据数值模拟结果，采用统计分析和计算机优化算法等方法，分析影响叶片质量和缺陷率的各个因素，包括铸造温度、压力、冷却速度、材料配比等参数，找出影响最大的因素，并进行反复试验和比较，以确定最佳工艺参数组合。并对比实验数据验证模拟结果的准确性，提出改进意见。
四、任务进度安排
第一周：收集资料，确定任务目标和研究方法。
第二周：建立导风叶轮的CAD几何模型。
第三周：对导风叶轮的铸造过程进行数值模拟。
第四周：分析模拟结果，确定影响叶片质量的工艺参数。
第五周：制定优化方案，进行实验验证。
第六周：对模拟结果和实验数据进行比较，提出改进意见。
第七周：写出实验报告，编制论文初稿。
第八周：根据导师意见修改论文，并进行论文投稿。
五、研究意义
导风叶轮是离心压缩机、风机等重要设备中不可缺少的零件之一。通过利用数值模拟技术对其熔模铸造过程进行优化，可以有效降低制造成本，提高加工精度和产品质量，并减少废品率，对于推动相关产业的发展具有重要意义。
同时，本研究的方法和思路也可以为相关行业的其他零件的熔模铸造过程的研究提供借鉴，具有一定的理论和应用价值。