Optimierung der Kernherstellung durch numerische Simulation

Pelzer, Mark; Sahm, Peter R.

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-1352

Optimierung der Kernherstellung durch numerische Simulation

Pelzer, Mark (Author)

2000 & 2001

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Mark Pelzer

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2000

UmfangXXVIII, 105 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000

Prüfungsjahr: 2000. - Publikationsjahr: 2001

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Sahm, Peter R. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2000-12-12

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-1352
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/58177/files/01_047.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Physik (frei) ; Kernherstellung (frei) ; Kernschießmaschine (frei) ; Prozesssimulation (frei) ; Numerisches Verfahren (frei) ; Kernbüchse (frei) ; Bemessung (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Der Kernschießprozeß besteht aus der plötzlichen Expansion eines festgelegten komprimierten Luftvolumens, welches den Formstoff mit hoher Geschwindigkeit in den Kernkasten schießt. Abgesehen von der Formfüllung ist es wichtig, eine gute Komprimierung des Formstoffes zu gewährleisten. Während der Füllzeit ist darauf zu achten, die Luft mit Hilfe von Schlitzdüsen, die innerhalb der Kernkastenwände angebracht sind, abzuführen. Dabei ist die richtige Plazierung dieser Schlitzdüsen von enormer Wichtigkeit. Mit Hilfe der numerischen Simulation sollte die optimale Kernkastenauslegung für beliebige Geometrien und Größen ohne vorherige zeitaufwendige Experimente möglich sein. Die in dieser Arbeit präsentierten Simulationen basieren auf der iterativen Lösung einer Zweiphasenströmung, wobei die fluide Phase Luft und die Feststoffphase das Granulat ist. Als Grundlage wird die Euler/Euler Formulierung verwendet, welche beide Phasen als Kontinuum behandelt. Die zu lösenden gekoppelten Erhaltungsgleichungen sind zum einen die Kontinuitätsgleichungen und zum anderen die Impulsgleichungen der beiden Phasen. Grundlegende Kenntnisse über das Strömungsverhalten innerhalb des Kernkastens sind notwendig, um diese Simulationen durchzuführen. Der Sandvolumenanteil und die Eintrittsgeschwindigkeit in dem Kernkasten müssen für beide Phasen experimentell bestimmt werden. Mit diesen Randbedingungen sind erste zweidimensionale Ergebnisse für unterschiedlich Geometrien erhältlich.

The core shooting process is based on the sudden expansion of a limited compressed air volume, which shoots the molding material into the core box with high velocity. Apart from the mould filling the purpose is to release an adequate compression of the molding material. During the entire time it is necessary to draw off the air by means of venting lines, which are situated in the walls of the core box. Thereby, the positioning of the venting lines is of main interest. With the use of a numerical simulation it should be possible to create the core box layouts for every geometry and size without previous time consuming experiments. The simulation presented in this work is based on the iterative solution of a two phase flow, in which the fluid phase is air and the solid phase is granular. The Eulerian formulation serves as a basis of design, which treats both phases as a continuum. The coupled differential equations to be resolved are, for one the continuity conservation equations (mass balances) and, secondly the momentum conservation equations for both phases. Fundamental knowledge about the flow behavior in the core box is necessary to carry out this simulation. The volume fraction of the sand and the entry velocity into the core box of both phases must be determined experimentally. With these boundary conditions first, two dimensional simulation results are available for different geometries.

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