برهمکنش سیال-ساختار در اکستروژن آلومینیوم

در فرآیندهای شکل‌دهی عظیم مانند نورد یا اکستروژن، آلیاژهای فلزی در حالت جامد داغ با موادی که در شرایط ایده‌آل پلاستیکی جریان دارند، تغییر شکل می‌دهند. چنین فرآیندهایی را می توان به طور موثر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی کرد، جایی که ماده به عنوان سیالی با ویسکوزیته بسیار بالا که به سرعت و دما بستگی دارد، در نظر گرفته می شود. اصطکاک داخلی مواد متحرک به عنوان منبع گرما عمل می کند، به طوری که معادلات انتقال حرارت به طور کامل با معادلات حاکم بر بخش دینامیک سیالات همراه است. این رویکرد به ویژه زمانی سودمند است که تغییر شکل های بزرگ درگیر باشد.

این مدل از یک مطالعه معیار اقتباس شده است. معیار اصلی یک جفت سازه حرارتی را حل می کند. طرح جایگزین مدل شده در اینجا جریان غیر نیوتنی را با معادلات انتقال حرارت جفت می کند. علاوه بر این، از آنجایی که دانستن تنش در قالب ناشی از فشار سیال و بارهای حرارتی مفید است، مدل یک تحلیل مکانیک سازه را به دو مورد دیگر اضافه می کند.

مقایسه بین داده های تجربی موجود و نتایج عددی شبیه سازی تطابق خوبی را نشان می دهد. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، مهندس می‌تواند طراحی اولیه قالب را با تنظیم پارامترهای فیزیکی مرتبط و شرایط عملیاتی بهبود بخشد.