本文標題："金屬液橫截面-金屬液填充過程加工實驗顯微鏡"
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金屬液橫截面-金屬液填充過程加工實驗顯微鏡
在離心力場下，金屬液填充過程中沿型腔軸線方向產生的速度增
量是最大的。型腔的長度遠遠大于型腔直徑，因此，可將沿型腔軸線的
流動視為金屬液的主運動方向。下面對金屬液橫截面內質點沿i軸
(型腔軸線)方向的速度變化進行討論。
根據離心力場下金屬液的填充過程可知，型腔是以明渠流形式進
行填充的，以圓管填充方式填充的型腔長度僅局限于入口附近一段很
小的距離內。在不計沿程損失的前提下，充分發展的層流階段，金屬液
徑向橫截面內的最大速度點應位于自由液面的中心位置，周圍質點在
型腔內壁阻力作用下，其運動速度有所降低，且在與型腔內壁接觸處為
零，變化符合二次曲線關系。在忽略內部黏滯力、沿程損失以及自由液
面表面張力等影響因素的情況下，金屬液橫截面可理想化為弓形。
金屬液進入型腔后，由于流動速度的增大，逐漸由充滿狀態向半充
滿狀態轉變。型腔入口處，金屬液充滿整個截面，根據圓管內流體速度
分布規律可知，橫截面上的最大速度點應位于橫截面的中心處，并以拋
物線規律逐漸遞減，在與型腔內壁接觸處變為零。隨著金屬液遠離型
腔入口端，型腔的充滿部分(橫截面面積)逐漸減小，可按明渠流進行
處理，綜合管流流動的入口效應，最大速度點應逐漸轉移到自由液面中
心。可見，填充過程中橫截面內的最大速度點發生了轉變，這是因為入
口處的部分金屬液與型腔內壁發生分離后，靠近分離側的型腔阻力有
所減小，導致最大速度點向分離側移動。當金屬液的流動轉變為充分
發展的紊流時，最大速度點已經轉移至金屬液的自由液面。
可見，當轉臺以某一速度旋轉時，在離心力作用下，金屬液將
背離轉軸運動。這樣，增大了金屬液作用在中心澆道內壁上的壓力
，使金屬液在更大的壓力作用下填充到型腔中。在向上移動過程中
，中心線處的金屬液將及時地補充到內壁處，轉臺轉速增大時這種
現象變得尤為明顯。隨著旋轉速度的提高，與中心澆道內壁相接觸
的金屬液高度將明顯升高，作用在型腔上的壓力也將隨金屬液高度
的增大而提高。
對澆鑄試驗中金屬液完全凝固后的自由表面進行測量，沿
徑向取點，兩點間距離為lOmm，分別確定各點與最高處邊界點之間
的豎直距離。
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