شبيه سازي جريان سيال در فيلترهاي فومي بر اساس خواص نفوذ پذيري محيط متخلخل

Simulation of Molten Metal Flow through Ceramic Foam Filter

به دليل پيچيدگي هاي خاص فيلترهاي فومي سراميكي امكان مدل سازي واقعي آنها وجود ندارد و در صورت توانايي مدلسازي واقعي حفرات فيلتر، به دليل محدوديت اندازه المان ها، تعداد المانهاي مدل بسيار زياد شده و در زمان معقولي امكان اجراي مدل توسط كامپيوترهاي متداول امروزه امكان پذير نيست. روش متداول شبيه سازي كامپيوتري فيلترها در ديناميك سيالات محاسباتي و تاثير آنها بر الگوي جريان سيال استفاده از خواص نفوذپذيري محيط متخلخل است در اين پژوهش فيلترهاي فومي سراميكي كه در ريخته گري استفاده مي شوند توسط مدلهاي دارسي و فورشهايمر شبيه سازي شده اند. جهت شبيه سازي ها از نرم افزار SUT CAST كه قابليت شبيه سازي فيلترهاي فومي 10و 20ppi توسط مدل دارسي را دارد استفاده شده است. براي شبيه سازي با استفاده از مدل فورشهايمر، ثوابت نفوذ پذيري محيط متخلخل در رابطه فورشهايمر با آزمايش توسط سيال تراكم ناپذير آب در دماي 25 درجه سانتيگراد استخراج و كد مربوط به مدل فورشهايمر به داخل نرم افزار SUT CAST وارد گرديد و شبيه سازي ها انجام شد. جهت بررسي دقت پيش بيني زمان پر شدن قالب در مدلهاي دارسي و فورشهايمر، نمونه هاي ريخته گري مقايسه اي طراحي و ريخته گري شدند. نتايج شبيه سازي و ريخته گري عملي نشان مي دهد كه مدل فورشهايمر نسبت به مدل دارسي با دقت بهتري زمان پر شدن قالب را در تمام نمونه هاي ريخته گري مقايسه اي پيش بيني مي كند.

Real modeling of ceramic foam filters, because of their specific tortuosities is not possible and in case of possibility of real modeling of pores in filters, because of restriction of element’s dimensions, the number of elements increases and model can’t be run in a reasonable time with common computers which are accessible nowadays. The common computer simulation of filters in Computational Fluid Dynamic (CFD) and their effect on fluid flow pattern is done by use of permeability properties of porous media. In this research, ceramic foam filters which are used in casting are simulated by Forchhimer and Darcy models. SUT CAST software is used for simulation, because of its ability for simulating foam filters of 10, 20 and 30ppi by Darcy model. In simulation by Forchhimer model, permeability’s invariables of porous media in Forchhimer relation (equation) are extracted by incompressible fluid (water) test in 25° c and the code relative to Forchhimer model imported to SUT CAST software and simulation were done. To investigate the accuracy of mold filling time’s prediction in Forchhimer and Darcy models, Benchmarks are designed and casted. The result of simulation and practical casting indicates that Forchhimer model as compared with Darcy model, predicts the mold filling time with a better accuracy in all benchmarks.