FLOW-3D 自由网格划分功能怎么用？金属铸造三维瞬态流动模拟指南

? 自由网格划分功能基础介绍
在金属铸造模拟中，自由网格划分是关键环节。FLOW-3D 的自由网格功能能根据模型几何形状自动生成适配网格，尤其适合复杂模具结构。咱先来说说怎么用，第一步得导入模型，软件支持 STL、UNV 等格式，其中二进制 STL 文件读取更快。导入后，软件会自动识别模型边界，这时候可以通过 “Adjust meshblock” 功能调整网格块尺寸，比如把关键区域的网格密度调高，像浇口、型腔这些地方，网格细了模拟结果才准。

自由网格划分有个 Automesh 功能，能设置基础网格大小，比如设成 0.05 米。不过要注意，网格太密计算时间会变长，太疏又影响精度，得找个平衡点。另外，软件还支持局部细化，比如在金属液流动剧烈的区域手动加密网格，这样能捕捉到更细微的流动细节。

⚙️ 金属铸造模型导入与几何修复
模型导入后，可能会有几何问题，比如破面、重叠，这时候就得修复。FLOW-3D 自带几何处理工具，能自动修复小孔、合并重复面。要是模型有复杂内腔，还得切割出流体域和固体域，比如模具和金属液的区域得分开，这样才能准确模拟两者的热交换。

举个例子，压铸阀体时，模型里的法兰和流道结构复杂，得先修复 STL 文件的破面，再分割出金属液流动区域。修复好后，要检查网格质量，看看有没有扭曲的单元，网格正交性好不好，这些都会影响计算稳定性。

? 自由网格划分参数设置技巧
参数设置这块，首先得选对网格类型。结构化网格适合简单几何，非结构化网格更灵活，复杂模型建议用非结构化网格。然后是网格尺寸，入口和出口区域可以粗一点，型腔内部得细一些。比如高压铸造时，内浇口附近网格要细，才能捕捉高速流动的金属液特性。

自适应网格技术也很实用，它能根据流动情况动态调整网格密度。比如金属液填充型腔时，前端区域网格自动细化，后端流动稳定的地方网格粗化，这样既保证精度又节省计算资源。

?️ 三维瞬态流动模拟参数配置
模拟参数包括材料属性、初始条件和边界条件。材料属性要输入金属液的密度、粘度、热导率等，比如铝合金的密度大概是 2700kg/m³，热导率随温度变化。初始条件要设置金属液的初始温度和速度，比如浇注温度设为 700℃，初始速度根据浇注系统计算。

边界条件分压力、速度和温度。高压铸造通常用速度边界，低压铸造用压力边界，重力铸造设为大气压力。温度边界要考虑模具的冷却，比如模具壁温设为 200℃，通过对流换热系数模拟冷却水的影响。

? 求解器设置与计算优化
求解器设置里，时间步长很关键。建议用自适应步长，软件会根据流场变化自动调整，这样能保证稳定性又提高效率。初始步长可以设小一点，比如 0.001 秒，最小步长设为 0.0001 秒，防止数值振荡。

计算优化方面，可以并行计算，把任务分给多个 CPU 核心，缩短计算时间。另外，先做粗网格模拟，看看结果趋势，再逐步细化网格做验证，这样能节省时间。

? 结果分析与后处理方法
结果分析主要看流动速度、温度分布和缩孔缺陷。FLOW-3D 的后处理工具能生成流线图、等值面，比如速度矢量图能看出金属液是否有涡流，温度云图能找到凝固热点。缩孔预测可以通过固相率分布来判断，固相率高的地方容易出现缩孔。

比如模拟熔模铸造阀体时，通过结果分析发现底部法兰缩孔多，调整浇注温度到 1550℃后，缩孔明显减少，转移到了冒口里。这说明调整工艺参数能有效优化铸造质量。