基于OpenGL的凝固过程温度场可视化测试的研究

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随着近年来信息化技术的普及,用计算机信息技术改造及带动传统铸造行业的发展已经是铸造技术发展的重要发展趋势,其中更以利用信息技术实现铸件充型凝固过程模拟仿真(简称CAD/CAE)为科学发展的前沿。由此可见,发展模拟仿真技术也是改造传统铸造业的必由之路。通过这种数值模拟仿真,可以在制造工艺装备以及浇注之前,综合评价各种工艺方案与铸件质量的关系。然而随着数值模拟的深入研究,数值模拟庞大的计算量和结果显示不够直观的问题慢慢的凸现了出来。并且在纯粹的数值模拟中,由于各种外界的参考条件的假设性,其模拟结果与实际结果必然存在着一定偏差。  本文主要详细地阐述了一个基于OpenGL技术铸件凝固过程温度场可视化测试系统的研究方案。系统主要通过硬件测试和采集铸模内铸件温度场的真实温度数据(关键空间特征节点的温度信息)结合传统的模拟计算理论来校正数值测试的结果以实现对温度场更加精确测试的效果。另外,在计算温度场的同时,测试系统会将其求解的过程结果在铸件图形中以颜色不断刷新的显示形式表现出来。即:铸件散热和凝固的过程,通过可视化的手段再现出来。  在本文中,硬件系统负责采集模具内的重要温度信息。硬件系统的功能主要是通过的热电偶、检测放大电路的放大、多路开关的选通、模数转换电路的转换、单片机选通控制以及RS485串行口的组合实现的。最后,串口将采集到与温度相关的数据信息输入到测试软件中进行处理。软件部分的功能就是在前者采集到数据的基础上,再者结合数据相应的处理方式,运用相关的三维环境中的有限差分算法对整个温度场进行求解,然后再用OpenGL这一可视化的手段将铸件的温度场变化情况直观地显示出来。而这部分的软件设计主要是在Visual C++6.0的环境下,使用MFC开发实现的。最后系统不仅用OpenGL技术将铸件的温度场中逐点的温度变化动态地显示出来。而且还将最后的运算的结果存进历史数据库,以备操作人员以后的查询和操作。  本测试系统将MFC软件开发技术、数据库技术、OpenGL技术、串口通信技术、传热学理论融为一体,使得测试系统的功能基本完备并且能够对简单形状的铸件凝固过程的温度场变化进行测试和观测。另外,本课题的设计思想是基于测试手段与模拟理论的相结合来改善测试效果。这一设计思想具有一定的创新性,为今后同类测试系统的改善研究提供了参考和借鉴。
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