Анотація до роботи:

Надригайло Т.Ж. “Математичне моделювання багатофазних середовищ в зливку, що твердне”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06. – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. – Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2003р.

Захищаються результати теоретичних досліджень гідродинамічних та теплофізичних процесів в багатофазних середовищах, котрі мають місце при наповненні і твердненні зливків та відливок. Методами математичного моделювання визначено гідродинамічні та температурні поля, динаміку газової та твердої фаз в виливницях та ливарних формах: на початковому етапі їх наповнення, на етапі подальшого наповнення з врахуванням повітря, котре захоплюється струменем розплаву, а також на етапі тверднення розплаву з врахуванням руху дрібнодисперсних кристалів та усадкових явищ.

1. Вперше розроблено математичну модель гідродинаміки та теплопереносу на початковому етапі наповнення виливниці або ливарної форми згори, котра дозволяє досліджувати поведінку вільної поверхні розплаву і враховує можливість його кристалізації. Шляхом чисельного дослідження для конкретних виливниць та форм, а також режимів їх наповнення встановлено моменти часу, з яких можна вважити вільну поверхню наближено плоскою і використовувати більш прості моделі наповнення. Одержано поля швидкостей та температур в ці моменти, котрі можуть використовуватися як вихідні в подальших розрахунках за спрощеними моделями.

2. Розроблено математичну модель гідродинамічних, тепломасопереносних процесів, а також процесів кіркоутворення, які мають місце при наповненні виливниць (форм) розплавом згори з врахуванням захоплення повітря струменем розплаву, причому, на відміну від існуючих моделей, враховано міжфазний рух середовища газ-розплав, а також його ефективну стисливість, що дозволило приблизно на 10% збільшити точність розрахунків теплофізичних параметрів наповнення.

3. Запропоновано математичну модель кінетики утворення і руху дрібнодисперсних кристалів в двофазній зоні зливка, що твердне. Створено математичну модель динаміки формування усадкової порожнини, а також (для сталевого зливка) об`єднану математичну модель, що одночасно враховує обидва феномена, пов`язаних з фазовою усадкою - утворення дрібнодисперсних кристалів і формування усадкової порожнини. Створені моделі використані для вивчення залежності глибини і форми усадкової порожнини в алюмінієвій відливці від теплофізичних характеристик прибуткової надставки, а також розмірів конусу осадження в сталевому зливку і показано кількісну адекватність запропонованих моделей.

4. На основі виконаних у дисертації досліджень були встановлені раціональна геометрія донної частини виливниці або ливарної форми і режим початкового етапу їх наповнення згори, при якому спостерігається менш бурхлива поведінка вільної поверхні розплаву, що зменшує ймовірність утворення дефектів нижньої частини поверхні зливка чи відливки.

5. Шляхом чисельного моделювання визначені раціональні з технологічної точки зору параметри прибуткової надставки форми для алюмінієвої відливки та виливниці для сталевого зливка, та запропоновано методику зворотного визначення теплофізичних параметрів утеплювачів за геометричними параметрами усадкової порожнини, що утворюється, котра взята на озброєння Сілезьким технологічним інститутом (Польща) в роботах по створенню нових матеріалів в металургії, що утеплюють .

6. Результати теоретичних досліджень, виконаних у дисертаційній роботі, використані на Дніпровському металургійному комбінаті для раціоналізації технологічних параметрів розливання сталі. Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів роботи складає 220 тис. грн. (частка автора – 75 тис. грн.).

7. Результати роботи впроваджені, також, у навчальний процес Дніпродзержинського державного технічного університету і використовуються у курсах з математичного моделювання металургійних процесів, а також при виконанні студентами лабораторних, курсових та дипломних робіт.

8. Створені при виконані даної роботи математичні моделі, а також побудовані на їх основі комп`ютерні реалізації, можуть використовуватися в науково-дослідних установах для дослідження гідродинамічних та теплофізичних процесів, що мають місце при наповненні та кристалізації зливків та відливок з метою раціоналізації технологічних параметрів металургійного виробництва. Результати роботи можуть бути основою для подальших досліджень даних та аналогічних задач, наприклад процесів формування неперервного зливка.

Публікації автора:

1. Огурцов А.П., Самохвалов С.Е., Надрыгайло Т.Ж. Методы расщепления в задачах гидродинамики и тепломассопереноса. – Днепропетровск: Системные технологии, 2003. – 260 с.

1. Модели кристаллизации стали/А.П.Огурцов, С.Е.Самохвалов, Т.Ж.Надрыгайло // Математичне моделювання ДДТУ, №2, 1997, С.15–18.

3. Математическое моделирование динамики формирования усадочной раковины в алюминиевой отливке / А.П.Огурцов, А.Смолинский, С.Е.Самохвалов, Т.Ж. Надрыгайло // Математичне моделювання ДДТУ, №1(4), 2000, С.17–20.

4. Кинетика формирования усадочной раковины при кристаллизации алюминиевой отливки / А.П.Огурцов, А.Смолинский, С.Е.Самохвалов, Т.Ж.Надрыгайло // Вестник ХГТУ, №2, 2000, С.187–191.

5. Математическое моделирование динамики мелкодисперсных кристаллов в затвердевающем слитке с учетом их движения относительно расплава/ С.Е.Самохвалов, Т.Ж.Надрыгайло // Сборник научных трудов ДДТУ, Днепродзержинск, Т.2, 2000, С.387–390.

6. Математичне моделювання процесів тепломасопереносу та тверднення розплаву на початковому етапі наповнення виливниці сифоном / А.П.Огурцов, С.Є.Самохвалов, Т.Ж.Надригайло // Математичне моделювання ДДТУ, №1(6), 2001, С. 82–86.

7. Математическая модель гидродинамики начального этапа заполнения изложницы сверху / Т.Ж.Надрыгайло, С.Е.Самохвалов // Системные технологии, Днепропетровск, №6(17), 2001, С. 51–56.

8. Математическое моделирование гидродинамических и теплопереносных процессов при заполнении литейной формы сверху / А.П.Огурцов, Т.Ж.Надрыгайло // Математичне моделювання ДДТУ, №2(7), 2001, С. 54–57.

9. Математическое моделирование гидродинамических и теплопереносных процессов при наполнении изложницы или литейной формы сверху с учетом захвата воздуха струей расплава /С.Е.Самохвалов, Т.Ж.Надрыгайло// Математичне моделювання ДДТУ, №1(9), 2003, С. 71–76.

10. В.А.Чернета, С.Є.Самохвалов, Т.Ж.Надригайло Нові перспективні напрямки моделювання тверднення сталевого зливка // Тез.доп. Всеукраїнської наукової конференції. – Львів, 1996. – С.96.

11. С.Є.Самохвалов, Т.Ж.Надригайло Математична модель руху кристалів у зливку, який твердне // Тез.доп. Міждержавної науково-методичної конференції “Комп’ютерне моделювання”.– Дніпродзержинськ, 1998.– С.86-87.

12. С.Є.Самохвалов, Т.Ж.Надригайло Математичне моделювання початкового етапу наповнення виливниці // ”Вестник (спец. выпуск)” Херсонский гос. универс. Прикладные проблемы математического моделирования. – Херсон, 1998.–С. 93-95.

13. А.П.Огурцов, С.Є.Самохвалов, Т.Ж.Надригайло Чисельні дослідження руху кристалів при твердненні сталевого зливка // Тез.доп. Міждержавної науково-методичної конференції “Комп’ютерне моделювання”.– Дніпродзержинськ, 1999.– С.86-87.

14. Т.Ж.Надригайло Гидродинаміка та теплоперенос на початковому етапі наповнення виливниці сифоном // Тез.доп. Міждержавної науково-методичної конференції “Комп’ютерне моделювання”. – Дніпродзержинськ, 2001.–С.99.

15. Т.Ж.Надрыгайло Гидродинамика и теплоперенос на начальном этапе заполнения литейной формы сверху // Тез.доп. Міждержавної науково-методичної конференції “Комп’ютерне моделювання”. – Дніпродзержинськ, 2002.–С.98.