检测收缩相关缺陷

可使用宏观孔隙率模型检测铸件中的收缩相关缺陷。如果在铸件的凝固过程中出现孤立的融液区域，则无法提供额外的熔体来补偿收缩，孔隙随即形成。

宏观孔隙率模型具有两个版本：

宏观孔隙率（全耦合）
用于对流体、压力和热效应进行建模的全面 VOF 模拟。

此模型使用辅助空隙相，对与收缩相关的空穴进行建模。空穴可以是真空气泡，也可以填充溶解在液相中的气体（例如，氢气）。在任一情况下，都需要指定适当的空隙压力。收缩通过气体空隙相补偿，使液体质量保持不变。
宏观孔隙率（纯热）
与纯热模拟一起使用，仅对密度与温度相关的液体的凝固过程进行建模。将停用流体方程的求解，仅对热效应建模。

仅当固化熔体完全由壁面边界或流体停止的网格单元封闭时，此模型才适用。收缩或膨胀由相应网格单元中的相替换补偿，以确保质量守恒。
- 要对收缩进行建模，需要将液相替换为空隙相。
- 要对膨胀进行建模，需要将空隙相替换为液相。
  如果液体区域网格单元中没有可用的空隙相，则无法补偿膨胀，这可能导致质量守恒错误。

注	使用并行处理的模拟可能具有较小的质量分布误差。这些误差由液体区域的多个分区引入：在同一分区的每个时间步完全执行相替换（当在分区上替换的熔体量足以补偿液体区域的收缩时）。相替换将在包含具有全局孔隙概率最大值的网格单元的分区中执行。如果两个或更多分区包含的网格单元具有相同的最大值，则根据具有最小空隙体积分数的网格单元确定执行相替换的分区。如果两个或更多分区中存在具有相同最大孔隙概率值和相同空隙体积分数的网格单元，将选择在索引号最小的分区中进行相替换。在此类情况下，将在单个分区中执行相替换，而不是均匀地跨所有适当分区执行。在每种情况下熔体质量都完全守恒，但是在并行模拟中质量分布可能不均匀。

这两个宏观孔隙率模型只能选用其一；不能在同一模拟中同时使用。

要设置收缩相关缺陷检测：

前提条件：选择了适当模型的 VOF 多相模拟。必须选择能量模型。宏观孔隙率（纯热）模型还需要选择纯热模型。

请参见铸造建模和宏观孔隙率模型参考。

在模拟中，在欧拉多相 > 欧拉相节点下，为孔隙/空隙创建气相。
气相必须为单组分气体。仅在宏观孔隙率（全耦合）模型中，气体才必须为可压缩气体。在宏观孔隙率（纯热）模型中，空隙相的状态方程没有任何约束。
设置气体空隙相的材料属性，并确保满足以下要求：
- $d ρ / d p$ 必须大于零。
- 此空隙相的密度必须低于液相。
  液相密度与空隙相密度之比越接近 1，就需要将越多流体从液相转换为空隙相，才能实现网格单元中的特定压力增加。
定义宏观孔隙率模型：
1. 创建相间相互作用并激活 VOF-VOF 相间相互作用模型。
2. 选择 VOF-VOF 相间相互作用节点，然后将主相和次相分别设为融液相和气体空隙相。
3. 重新打开相间相互作用模型选择对话框，然后在可选模型组合框中选择适当的模型。宏观孔隙率（全耦合）和宏观孔隙率（纯热）。
4. 要设置宏观孔隙率属性，编辑 [相间相互作用] 节点：
  - 对于宏观孔隙率（全耦合）模型，设置空隙压力和比例缩放因子。
    请参见宏观孔隙率（全耦合）模型属性。
  - 对于宏观孔隙率（纯热）模型，设置固体网格单元指示器和孔隙概率指示器。
    孔隙只能在融液中形成，无法在固化的熔体中形成。固体网格单元指示器可指示哪些网格单元填充的是液体、哪些网格单元填充的是固体。孔隙概率指示器可告知孔隙形成的概率。
    
    请参见宏观孔隙率（纯热）子节点。

后处理

宏观孔隙率（纯热）模型保持主相质量恒定。但是，如果创建一个累计质量的报告，该报告会显示在每个时间步结束时存在质量守恒错误。出现此错误是因为质量是在每个时间步的第一次迭代前校正的。时间步内的温度变化可能改变密度，从而改变了时间步内的相质量。要直接检查相替换的结果，需要在冻结能量求解器的情况下针对一个时间步运行模拟。这样可在执行相替换时，保持温度场不随时间变化，直到评估报告的时间步结束。