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龙图腾网获悉浙江农林大学申请的专利一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115394385B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211162438.0，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法是由任凤丽设计研发完成，并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法在说明书摘要公布了：本发明所述的一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法，包括以下步骤：步骤1、获取模拟实验参数，根据实际尺寸确定计算域大小并划分网格，规划求解路径；步骤2、建立基于VOF两相流凝固模型；步骤3、定义材料属性及边界条件；步骤4、顺序求解基于雷诺平均连续性方程的纳维斯托克斯及标准k‑ε紊流模型方程；步骤5、提取并分析温度场演变数据点步骤；步骤6、使用动网格技术增加计算域高度，以完成多层浇铸成型。本发明的有益效果为：通过在相对较小的计算域内模拟出整体浇铸成型过程中的演变规律，大大提高了计算效率，节约了时间成本；通过分析了数值模拟得到的温度场结果，符合实际实验过程中温度场的演变。

本发明授权一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种铸锭增材凝固成型离散化模拟方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、获取模拟实验参数，根据实际尺寸确定计算域大小并划分网格，规划求解路径： a根据浇铸实验过程获得数值确定模拟实验的基本工艺参数，并根据参考文献定义材料的热物性参数以及模型的边界条件；其中基本工艺参数包括单喷嘴浇铸速度、喷嘴移动速度、喷嘴直径以及每道浇铸层偏移量；模型的边界条件为水冷边界条件； b根据模型实际尺寸，定义求解域大小，并对求解域划分网格： b1定义铸锭增材凝固成型离散化模拟方法，针对待观察的区域的演变结果对其进行模拟，建立三维凝固模型，并采用均匀的结构化网格以保证计算效率和精度，结构性网格及网格尺寸大小一致； b2根据三维凝固模型的尺寸大小，采用定义的离散化模拟方法对初始浇铸位置进行模拟计算，确定计算域大小并划分网格，规划求解路径； 步骤2、建立基于VOF两相流凝固模型： 1根据实际浇铸情况，浇铸过程仅存在熔融金属的凝固过程，建立基于k-紊流的瞬态VOF两相流模型，对于添加到模型中的两相，计算每个网格单元内相的体积分数，其中所有相的体积分数之和为1，所有相共享变量和物性参数； 2根据需求设定基于k-紊流的瞬态VOF两相流模型的运动路径： ①使用UDF编程实现对路径的规划控制，分别定义基板大小和求解域大小，宽度不限，设置程序控制开关以控制建筑过程的阶段；后续使用动网格技术对模拟进行计算域增加； ②根据喷嘴浇铸完一层所需要的时间、喷嘴移动速度和浇铸完一层后的喷嘴移动速度来确定当前喷嘴的X位置： ，1； ，2； ，3； ，4； ，5； ，6； 式中:为喷嘴浇铸完一层所需要的时间，单位是s；分别为基板宽度及长度，单位均为mm；为喷嘴移动速度，单位是mms；为每一道浇铸层偏移量，单位为mm；为单道浇铸完成所需时间，单位为s；为浇铸取整后的第几层；为当前时间，单位是s；为当前层浇铸喷嘴的移动位置的时刻；为当前浇铸层的具体某一道；为喷嘴的当前X坐标； ③根据喷嘴浇铸完一层所需要的时间、喷嘴移动速度和浇铸完一层后的喷嘴移动速度对当前喷嘴Y坐标进行判定： 7； 8； 式中：函数为前者除以后者取余数，得到具体在某一道的时间；若为奇数道时，程序执行公式7，若为偶数道，程序执行公式8；为当前Y坐标； 步骤3、定义材料属性及边界条件： [1]定义材料属性，对步骤1中网格模型导入建立的基于VOF两相流凝固模型，并根据公式1-6选择VOF计算方法，定义其材料属性； [2]加载UDF程序，定义热边界条件及换热边界条件，热边界条件为外界室温，换热边界条件为流体与外界的换热系数； [3]根据热边界条件、换热边界条件及初始数据以及傅里叶定律可得出温度的演变过程： 15； 16； 式中：为空间直角坐标系，为温度，单位为K；为浇铸金属密度，单位为；为材料的比热，为热源强度，单位为； 步骤4、顺序求解基于雷诺平均连续性方程的纳维斯托克斯及标准k-紊流模型方程： i计算求解三大守恒方程，即质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程，考虑流体流动均为不可压缩流体构成的流动体系，其中： 根据质量守恒方程求解质量源项，得到网格单元内流体体积分数： 9； 10； 式中：代表浇铸金属；为密度，单位为；为体积分数；为速度矢量，单位为ms；为喷枪单位时间喷出的金属液体，单位为Kg；为浇铸体积单位为m3； 根据动量守恒方程求解体积力源项： 11； 式中：对于n个相组成的系统，单元网格内的物性参数取各相体积分数加权平均，；为流体的动力粘性系数，单位为；为哈密顿算子；为剪切应力上角标；为压强单位为，为表面张力的等价体积力，单位为； 根据能量守恒方程求解能量源项，使用斯忒藩-玻尔兹曼丁路的经验修正式进行计算： 12； 13； 式中：为总能量，单位为，为有效热导率，单位为；为能量源项，单位为；为传热系数，单位为，为外界温度，单位为K，为网格单元尺寸大小，单位为，为物体的发射率，为黑体辐射常数，单位为； 2求解标准形式下的k-湍流形式方程，求得，得到熔体流动下的形态演变： 14； 15； 式中：表示由平均速度梯度引起的湍动能；和为常数，为湍流动能，单位为，为耗散率； 步骤5、提取并分析温度场演变数据点： 1在计算域中选择多个点进行数据提取，在计算域边缘以及相对应位置上方选点； 2将模拟所得出的温度分布进行提取后收集，最终得到浇铸过程中温度场演变曲线； 步骤6、使用动网格技术增加计算域高度，以完成多层浇铸成型： 在当前一层浇铸完成后，计算域高度不满足下一层浇铸时，使用动网格技术，提高喷枪的位置，继续进行下一层浇铸，以此往复直至浇铸结束。

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