【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，特別涉及一種采用數值模擬技術應用模糊控制方法制定定向凝固過程的變化加熱溫度的控制優化方法。
技術介紹
定向凝固過程是ー種重要的鋳造方法，被應用于生產航空渦輪發動機的工作葉片及大型燃氣輪機的工作葉片，該項技術通過一臺專用的Bridgman定向凝固爐實現,涉及到的關鍵控制參數有上下加熱器控制溫度，定向凝固抽拉速度，燒注溫度；Bridgman定向凝固爐影響到該技術的主要參數有上下加熱器各自高度及內直徑，擋板厚度及內直徑，冷卻區高度及內直徑，結晶器厚度及直徑等等。該技術是生產出的葉片在國防及民用領域都有不可替代的重要意義，因而受到各國材料加工方向專家所重視。目前，僅從加熱溫度エ藝角度來分，定向凝固生產過程分為恒溫エ藝和變溫エ藝兩種，以下是當前兩種エ藝的特點對比
【技術保護點】
定向凝固過程模糊控制變加熱溫度的仿真優化方法，其特征在于，依次含有以下步驟：步驟（1），構建一個基于數值模擬方法的計算機?實驗裝置系統：所述實驗裝置，包括：定向凝固爐及鎢/錸熱電偶，其中：定向凝固爐，爐體簡化為用擋板隔離的位于上部的加熱區和位于下部的冷卻區，在所述的冷卻區的抽拉機構由圓形結晶器和抽拉推桿連接組成，所述圓形結晶器上裝有澆注用的葉片型殼，在所述抽拉機構作用下，所述葉片型殼穿過所述擋板上的孔，能夠在所述抽拉推桿作用下，在所述加熱區和冷卻區之間做上下往復運動，在所述葉片型殼的空腔內對應葉片的引晶段、葉身、上部緣板、下部緣板以及榫頭處設定測溫點，至少5個點，所述擋板水平地連接在定向凝固爐內爐壁兩側的中部位置，鎢/錸熱電偶，在測定所述葉片型殼測溫點的溫度時，該鎢/錸熱電偶的輸出端向所述計算機輸入對應測溫點的溫度，所述計算機，預置有FT?Star軟件；步驟（2），依次按以下步驟進行定向凝固過程模糊控制變加熱溫度的仿真優化過程：步驟（2.1），操作員向所述計算機輸入葉片生產所用材料的模擬用的基本參數，其中包括：熱傳導系數，輻射換熱系數，所用合金的物理參數：比熱、潛熱、密度和固/液相線溫...
【技術特征摘要】
1.定向凝固過程模糊控制變加熱溫度的仿真優化方法，其特征在于，依次含有以下步驟步驟(I)，構建一個基于數值模擬方法的計算機-實驗裝置系統 所述實驗裝置，包括定向凝固爐及鎢/錸熱電偶，其中 定向凝固爐，爐體簡化為用擋板隔離的位于上部的加熱區和位于下部的冷卻區，在所述的冷卻區的抽拉機構由圓形結晶器和抽拉推桿連接組成，所述圓形結晶器上裝有澆注用的葉片型殼，在所述抽拉機構作用下，所述葉片型殼穿過所述擋板上的孔，能夠在所述抽拉推桿作用下，在所述加熱區和冷卻區之間做上下往復運動，在所述葉片型殼的空腔內對應葉片的引晶段、葉身、上部緣板、下部緣板以及榫頭處設定測溫點，至少5個點，所述擋板水平地連接在定向凝固爐內爐壁兩側的中部位置， 鎢/錸熱電偶，在測定所述葉片型殼測溫點的溫度時，該鎢/錸熱電偶的輸出端向所述計算機輸入對應測溫點的溫度， 所述計算機，預置有FT-Star軟件； 步驟(2)，依次按以下步驟進行定向凝固過程模糊控制變加熱溫度的仿真優化過程步驟(2.1)，操作員向所述計算機輸入葉片生產所用材料的模擬用的基本參數，其中包括熱傳導系數，輻射換熱系數，所用合金的物理參數比熱、潛熱、密度和固/液相線溫度，定向凝固爐體參數所述加熱區直徑和高度、所述冷卻區直徑和高度、擋板厚度和圓盤結晶器直徑，輸入固定抽拉速度， 步驟(2. 2)，操作員向所述計算機輸入所述葉片型殼的三維簡化模型，所述計算機用所述FT-Star軟件對該三維簡化模型用正六面體單元進行三維離散化， 步驟(2. 3)，操作員向所述計算機下達用所述FT-Star軟件對葉片凝固過程的溫度場進行測試模擬的指令，并輸出步驟(I)所述至少5個測溫點的溫度值隨時間變化的數據，步驟(2. 4)，操作員以所述葉片型殼為樣件，采用步驟(2.1)所述的抽拉速度值，在相同于步驟(2.1)中的模擬用的基本參數條件下，在所述實驗裝置中進行澆注實驗，實時測定各測溫點實際的溫度隨時間變化的數據， 步驟(2. 5)，操作員把步驟(2. 3)數值模擬得到在同一時刻條件下的所述各測溫點的數據與步驟(2. 4)實測的所述各測溫點的溫度數據進行對比分析，在任意相同時刻，只要有一個測溫點的相對溫度誤差δ >10%，便需要增加或減小上一次確定的熱傳導系數和輻射換熱系數值10%，并作為新的所述基本參數輸入到所述FT-Star軟件，直到在不同時刻下所有所述測溫點的相對溫度誤差都不大于10%為止，從而確定最終用于模擬計算的基本參數，所述相對溫度誤差是指溫度模擬值與溫度實測值之差的絕對值與所述溫度實測值之比，步驟(2. 6)，按照以下步驟對所述定向凝固過程模糊控制變加熱溫度的仿真優化方法進行模擬計算 步驟(2. 6. 0)，建立實際生產用葉片型殼的三維模型，并采用FT-Star軟件進行三維離散化， 步驟(2. 6.1)，確定初始恒定的加熱溫度，所述加熱溫度指下加熱器溫度Td，設定上加熱器溫度為Tu，定義合金材料的液相線溫度為ιγ，則Td=TL+100°C, Tu=Td-20°C, 步驟(2. 6. 2)，輸入步驟(2. 5)確定的模擬計算用基本參數，輸入步驟(2. 6. O)完成的實際生產用葉片的三維離散化數據文件，輸入步驟(2. 6.1)確定的上下加熱器溫度值Tu和Td，開始模擬計算，在計算過程中采用模糊控制方法確定不同凝固時刻相對應的上、下加熱器溫度，步驟如下步驟(2. 6. 2.1)，確定變溫的模糊控制方法的基本模糊變量，所述模糊變量包括，步驟(2. 6. 2.1. 1)，采用三變量輸入單輸出的模糊控制結構，所述三變量包括I)糊狀區與擋板相對位置誤差，簡稱位置誤差PE，定義糊狀區位置偏下為負，2)糊狀區與擋板相對位置誤差的變化，簡稱位置誤差變化CPE，3)糊狀區的寬度誤差，簡稱寬度誤差WE，所述單輸出為4)加熱溫度的變化，簡稱溫度變化TC，共4個模糊變量，步驟(2. 6. 2.1. 2)，確定位置誤差變量PE的論域及其隸屬函數，步驟(2. 6. 2. 1.2.1 )，確定對應于PE的數值精確量Ah，定義， hb，絕熱擋板中心絕對高度， hs，固相線絕對高度，Ii1，液相線絕對高度，h。，糊狀區中心絕對高度，h。= Oi^h1) /2，則 Ah=hc_hb步驟(2. 6. 2.1. ...
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