Please choose your delivery country and your customer group
Untersucht wurde die numerische Simulation der Formfüllung beim Druckgießen. Zu diesem Zweck wurden zunächst experimentelle Untersuchungen durchgeführt, die anschließend zur Verifikation von numerischen Simulationen herangezogen wurden. Für die experimentellen Untersuchungen wurden transparente Formen aus Acrylglas angefertigt, die mit verschiedenen Modellflüssigkeiten gefüllt wurden (niedrigschmelzende Metallegierung, Wachs und Wasser). Die Formfüllvorgänge wurden mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt. Es zeigte sich, daß die Strömungsvorgänge bei der Formfüllung beim Druckgießen in guter Näherung mit Modellflüssigkeiten untersucht werden können. Als geeignete Modellflüssigkeit hat sich gefärbtes Wasser erwiesen. Die Experimente wurden mit verschiedenen Füllgeschwindigkeiten durchgeführt. Es konnte keine Abhängigkeit des Füllmusters von der Geschwindigkeit und vom Druck im Formhohlraum festgestellt werden. Die Untersuchung von numerischen Formfüllsimulationen wurde mit dem Programmsystem RIPPLE durchgeführt. Da der hier implementierte und heutzutage hauptsächlich verwendete Hirt-Nichols-Algorithmus erhebliche Schwächen aufweist, wurden zur Berechnung der freien Oberflächen der Schmelze verschiedene neue Algorithmen entwickelt: Ein SLIC-Algorithmus, in dem die freie Oberfläche nach jedem Transportschritt neu rekonstruiert wird und verschiedene PLIC-Algorithmen, in denen die Rekonstruktion mit beliebiger Steigung erfolgt. Die neuen entwickelten Algorithmen können auch auf teilweise ausgeblendeten Berechnungsstellen angewendet werden. Bei verschiedenen Testrechnungen und beim Vergleich mit experimentellen Ergebnissen hat sich gezeigt, daß die neu entwickelten PLIC-Algorithmen dem SLIC- und Hirt-Nichols-Algorithmus deutlich überlegen sind. Die innerhalb dieser Arbeit entwickelten gesplitteten und ungesplitteten Versionen des PLIC-Algorithmus behalten bei Translations- und Rotationstests die ursprünglichen Fluid-Konfigurationen am besten bei. Auch die Berechnung von Lufteinschlüssen ist hiermit am zuverlässigsten. Für die Zukunft ist eine Erweiterung der PLIC-Algorithmen auf 3-D notwendig.