基于OpenFOAM的铝型材热挤压过程数值模拟研究的开题报告.docx

基于OpenFOAM的铝型材热挤压过程数值模拟研究的开题报告
一、选题背景与意义
铝型材是广泛应用于制造电气工业产品，船舶、航空航天、机器制造、交通运输工具等领域的一种重要材料。热挤压是一种常见的铝型材加工方式，通过该方式可以得到形状复杂、机械性能优异的铝型材。在铝型材热挤压过程中，热和力是两个主要因素，其对于挤压质量具有重要影响，严重影响着工件的成型质量和加工效率。因此，对于铝型材热挤压过程进行数值模拟研究能够对其成型质量和加工效率进行优化，提高加工效率和经济效益。
目前，经典有限元分析软件具有广泛的适用性，但在处理流体和热媒介中的热传导等物理现象时，缺少精确的求解方法，求解效率较低。而自由开源的计算流体力学软件OpenFOAM，可以对复杂流体现象进行数值模拟，并且有着更加精细的求解方法和更高的求解效率。因此，OpenFOAM可以用来进行铝型材热挤压数值模拟研究，同时得到更加准确的挤压结果。
二、研究内容和目标
本研究旨在基于OpenFOAM对铝型材热挤压过程进行数值模拟研究，进而探讨热和力对铝型材热挤压成型质量和加工效率的影响。主要研究内容如下：
1.构建铝型材热挤压数值模型，包括挤压机、挤压模具、铝坯、润滑剂等物理模型。
2.基于OpenFOAM对铝型材热挤压过程进行数值模拟研究，计算模拟热和力对于铝型材成型质量和加工效率的影响。
3.对模拟结果进行验证，包括挤压力、产物几何形状、金属流动轨迹等方面，进而优化模拟参数，提高计算结果的精确性和可靠性。
4.分析数值模拟结果，总结挤压过程中热和力对于铝型材成型的重要性及其影响规律。
三、研究方法和步骤
本研究采用数值模拟方法和基于OpenFOAM的计算流体力学软件进行热挤压模拟研究。研究步骤如下：
1.建立铝型材热挤压数值模型，包括挤压机、挤压模具、铝坯、润滑剂等物理模型的建立。
2.设计数值模拟计算实验，确定模拟参数，如铝合金种类、坯料尺寸、模具尺寸、挤压速度、温度分布等。
3.通过OpenFOAM软件进行铝型材热挤压过程的数值模拟计算。
4.分析计算结果，验证模拟结果的可靠性和精确性。
5.分析模拟结果，总结热和力对于铝型材成型质量和加工效率的影响规律。
6.提出优化方案，优化模拟参数，提高计算模拟的精确性和可靠性。
四、预期研究成果和应用价值
本研究能够对于铝型材热挤压过程进行数值模拟研究，得到热和力对于铝型材挤压成型质量和加工效率的影响规律。预期研究成果如下：
1.建立铝型材热挤压数值模型。
2.取得铝型材热挤压数值模拟计算结果，包括金属流动轨迹、产物几何形状、挤压力等。
3.分析模拟结果，探讨热和力对于铝型材成型质量和加工效率的影响规律。
4.提出优化方案，优化模拟参数，提高计算模拟的精确性和可靠性。
预期应用价值：
1.对铝型材生产企业提供热挤压加工技术和成型质量的优化方案。
2.对于相关工程热学和机械工程方面的研究有一定的借鉴和参考意义。
3.为铝型材热挤压过程数值模拟研究提供新思路和新方法。