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电磁搅拌作用下激光熔池电磁场、温度场和流场的数值模拟 被引量：17
1
作者 王维 刘奇 +2 位作者 杨光 钦兰云 薛雄 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期40-47,共8页
建立了描述电磁搅拌辅助激光熔凝过程的电磁场和流场的三维数学模型,采用有限元和有限体积结合的方法实现激光熔池中电磁场与温度场及流场的耦合模拟分析,研究了电磁场对激光熔池流场与温度场的影响。结果表明,电磁力在水平面上呈周向分... 建立了描述电磁搅拌辅助激光熔凝过程的电磁场和流场的三维数学模型,采用有限元和有限体积结合的方法实现激光熔池中电磁场与温度场及流场的耦合模拟分析,研究了电磁场对激光熔池流场与温度场的影响。结果表明,电磁力在水平面上呈周向分布,切向电磁力的大小从熔池边缘到中心递减;在旋转磁场的作用下,熔池内温度略有降低,温度梯度减小;熔池内液体趋向旋转运动,速度场分布与电磁力相似;熔池纵向环流增加,使熔池内的熔体对流加剧,有利于传热,加快冷却;激励电流大小对电磁场和熔池流场有明显影响。为激光加工提供理论参考。 展开更多
关键词 光学制造 激光熔池 电磁场 温度场 熔池流场 电磁力 数值模拟
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电子束熔丝增材制造过程在线监测技术研究现状 被引量：6
2
作者 郭嘉琪 黄安国 +1 位作者 黄康 庞盛永 《航空制造技术》 2018年第17期57-62,共6页
综述了电子束熔丝增材制造过程在线监控的研究现状,集中讨论成形过程熔池形貌监测、成形过程温度场监测、流动场监测,着重介绍了对熔池形貌的在线监测,并展望了电子束熔丝增材制造过程在线监测未来可能的发展方向:(1)制造过程中电子、... 综述了电子束熔丝增材制造过程在线监控的研究现状,集中讨论成形过程熔池形貌监测、成形过程温度场监测、流动场监测,着重介绍了对熔池形貌的在线监测,并展望了电子束熔丝增材制造过程在线监测未来可能的发展方向:(1)制造过程中电子、离子等信号的在线监测;(2)引入新的信号进行在线监测;(3)对每一层堆积体的质量和层高进行实时跟踪;(4)多信号协同在线监测。 展开更多
关键词 增材制造 电子束熔丝沉积 在线监测 熔池形貌 温度场 流动场
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激光内送粉变姿态熔覆非水平熔池流场的数值模拟
3
作者 陈海俊 朱刚贤 +1 位作者 贺继宏 王丽芳 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期190-199,208,共11页
目的提高激光内送粉变姿态熔覆层成形质量,对变姿态熔覆时非水平熔池流场随基板倾斜角的演变规律进行研究。方法首先,利用FLUENT软件中离散相模型对喷嘴流场进行模拟,获取粉末频次的分布规律。其次,采用流体体积法耦合熔化/凝固模型对... 目的提高激光内送粉变姿态熔覆层成形质量,对变姿态熔覆时非水平熔池流场随基板倾斜角的演变规律进行研究。方法首先,利用FLUENT软件中离散相模型对喷嘴流场进行模拟,获取粉末频次的分布规律。其次,采用流体体积法耦合熔化/凝固模型对熔池流场进行计算。通过施加质量源项引入同步送粉,施加能量源项模拟激光热输入,选取姿态角为30°、60°、90°进行计算,对熔池流场及熔覆层界面进行追踪分析。最后,基于激光内送粉熔覆工艺进行实验测定。结果粉斑内粉末量呈“中间均匀,两端密集”的分布规律。熔池流动为“双环流”分布特征,但流动方向受重力影响,产生偏转。取3种姿态角计算时间同为0.3 s时,熔池中心处流体的偏转角分别为2°、4°、6°,并且随着倾斜角的增大,熔覆层高度分别增加了0.28%、0.83%、1.45%,熔覆层宽度减小了1.19%、1.28%、1.73%,熔覆层顶点偏移量增大到48.08、86.54、105.76μm。最后结合实验测定,数值计算与实验结果一致。结论Marangoni应力使得激光内送粉熔覆熔池流体产生由中心向边界流动的“双环流”分布特征,非水平熔池流动方向受重力影响产生偏转。随着基板倾斜角增大,熔覆层截面高度增加、宽度降低、顶点偏移量增加。为提高不便摆平非水平基面的激光内送粉变姿态熔覆再制造成形质量提供了指导。 展开更多
关键词 激光熔覆 光内送粉 变姿态 熔池流场 数值模拟
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工艺参数对振动铸轧熔池的影响
4
作者 陈启发 白宇航 +2 位作者 海杨 许志强 郭仕鹏 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1842-1854,共13页
为了探究双辊薄带振动铸轧技术中,艺参数对振动铸轧熔池流场和温度场的影响,采用有限元软件构建了双辊薄带振动铸轧熔池仿真模型。基于该模型,研究铜带厚度、铝板出口厚度和铸轧速度对熔池流场和温度场的影响,并通过轧辊急停获得双辊薄... 为了探究双辊薄带振动铸轧技术中,艺参数对振动铸轧熔池流场和温度场的影响,采用有限元软件构建了双辊薄带振动铸轧熔池仿真模型。基于该模型,研究铜带厚度、铝板出口厚度和铸轧速度对熔池流场和温度场的影响,并通过轧辊急停获得双辊薄带振动铸轧熔池切片,验证了该模型的准确性。结果表明:铜带厚度、铝板出口厚度和铸轧速度对熔池流场的影响与轧辊振动相位有关,工艺参数与轧辊振动共同改变熔池流场。工艺参数变化对熔池上部温度场影响较小,对熔池下部尤其是熔池底部温度场影响较大。 展开更多
关键词 双辊薄带振动铸轧 熔池 流场 温度场
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10mm厚TC11钛合金电子束焊接熔池传热与流动行为研究 被引量：4
5
作者 马正斌 刘金合 +1 位作者 魏雷 王世清 《航空制造技术》 北大核心 2012年第16期80-83,共4页
采用ANSYS软件中的Flotran模块,建立了基于高斯面热源与峰值热流递增的旋转体热源相结合的新型复合热源模型,合理地模拟了10mm厚TC11钛合金平板的电子束焊接熔池传热与流动行为。结果表明:计算熔池边界与真实焊缝的熔合线轮廓吻合较好,... 采用ANSYS软件中的Flotran模块,建立了基于高斯面热源与峰值热流递增的旋转体热源相结合的新型复合热源模型,合理地模拟了10mm厚TC11钛合金平板的电子束焊接熔池传热与流动行为。结果表明:计算熔池边界与真实焊缝的熔合线轮廓吻合较好,均呈现电子束焊接典型的"钉子形"焊缝。 展开更多
关键词 电子束焊接 TC11钛合金 熔池温度场 表面流场
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双辊薄带铸轧熔池近侧封板处流场与温度场研究 被引量：2
6
作者 任青文 丁明凯 +4 位作者 王岩伟 翟晓庆 杨振宇 郭娜娜 朱光明 《铸造技术》 北大核心 2017年第9期2178-2182,共5页
以某钢铁公司的双辊薄带连铸机为原型,通过建立三维铸轧熔池流热耦合数学模型,研究了铸轧熔池近侧封板处的流场和温度场变化规律。结果表明,近侧封板处铸轧熔池存在三个较大的的漩涡区,与熔池内部流场有较大差异。研究还发现,端面布流... 以某钢铁公司的双辊薄带连铸机为原型,通过建立三维铸轧熔池流热耦合数学模型,研究了铸轧熔池近侧封板处的流场和温度场变化规律。结果表明,近侧封板处铸轧熔池存在三个较大的的漩涡区,与熔池内部流场有较大差异。研究还发现,端面布流水口倾角严重影响着熔池液面波动和上部钢液混合均匀程度,合理的水口倾角有利于熔池出口Kiss点高度的均匀一致,提高薄带产品质量。 展开更多
关键词 铸轧熔池 流场 温度场 数值模拟
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不锈钢激光深熔焊熔池动态行为数值模拟 被引量：1
7
作者 何林基 张天雷 +1 位作者 徐刚 马春伟 《智能计算机与应用》 2021年第3期124-129,133,共7页
考虑激光深熔焊过程中存在对流、辐射、热传导等传热过程以及蒸汽反冲作用力,表面张力,热浮力等力学过程,采用移动旋转高斯体热源来简化焊接的热过程,使用VOF方法跟踪自由界面,通过焓孔隙法实现焊接过程的凝固熔化,同时采用连续表面张... 考虑激光深熔焊过程中存在对流、辐射、热传导等传热过程以及蒸汽反冲作用力,表面张力,热浮力等力学过程,采用移动旋转高斯体热源来简化焊接的热过程,使用VOF方法跟踪自由界面,通过焓孔隙法实现焊接过程的凝固熔化,同时采用连续表面张力模型将蒸汽反冲作用力转化为在一定厚度上连续的作用力。建立数学模型,获得了奥氏体不锈钢深熔焊接过程中动态熔池的温度场以及流场分布。结果表明小孔存在周期性的震荡,小孔壁面在蒸汽反冲作用力、表面张力、流体静压力下形成凸台。凸台再随着小孔周期性的震荡则会形成气孔,产生缺陷。焊接试验的焊缝横截面熔合线同模型计算结果相吻合,验证了模型的可靠性。 展开更多
关键词 激光深熔焊 熔池流场 小孔行为 熔池震荡
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考虑自由表面的定点A-TIG焊数值分析 被引量：1
8
作者 盛文文 樊丁 +1 位作者 黄健康 黄琳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期41-45,131,共5页
根据流体力学基本原理,并用VOF方法追踪自由表面,建立了更接近实际情况的三维定点A-TIG焊熔池数学模型,综合考虑了熔池液态金属所受的浮力、电磁力、电弧压力和表面张力,同时考虑了熔池内液态金属的对流、辐射和热传导,运用FLOW-3D软件... 根据流体力学基本原理,并用VOF方法追踪自由表面,建立了更接近实际情况的三维定点A-TIG焊熔池数学模型,综合考虑了熔池液态金属所受的浮力、电磁力、电弧压力和表面张力,同时考虑了熔池内液态金属的对流、辐射和热传导,运用FLOW-3D软件求解得到了定点A-TIG焊熔池自由表面、温度场及流场,并重点分析了有、无活性剂时熔池自由表面的变化情况.结果表明,不使用活性剂时,熔池自由表面呈中心下凹、两边凸起的形状;使用活性剂时,表面张力温度系数由负变正,使熔池自由表面呈中心凸起、两边下凹的形状;在焊接电流I≤150 A的条件下,有、无活性剂时考虑自由表面变形情况下温度场、流场及熔池形貌的数值模拟结果与试验结果和不考虑自由表面变形时现有的数值模拟结果基本一致. 展开更多
关键词 熔池 自由表面 流场 表面张力温度系数
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K-PAW准稳态过程小孔与熔池动态行为的数值模拟 被引量：1
9
作者 徐斌 胡庆贤 +2 位作者 陈树君 蒋凡 王晓丽 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期804-810,共7页
基于流体动力学原理，同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响，建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型．利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用，提出... 基于流体动力学原理，同时考虑电弧压力、表面张力、电磁收缩力、浮力和重力等因素影响，建立了随小孔深度增加热力作用二次变化的三维瞬态计算模型．利用上部双椭球体下部锥体的组合式体积热源描述等离子电弧对焊接工件的热作用，提出了可以维持小孔稳定的“孔内固体搅动式”计算方法．为了提高计算效率，建立了相对焊缝纵截面对称的计算区域：计算过程利用流体体积函数（VOF）法追踪小孔边界，基于FLUENT软件对穿孔型等离子弧准稳态焊接过程进行了数值模拟，得到了准稳态焊接过程中小孔、熔池及流场的动态变化行为，分析了穿孔型等离子弧焊接（K—PAW）准稳态过程的稳定性，探讨了影响小孔稳定的工艺因素，最后进行了计算模型的验证实验．结果表明，在设定的焊接工艺参数下，3．0s之后焊接过程达到准稳态，准稳态焊接过程中小孔前壁熔池较薄，平均厚度为0．6mm，且小孔前壁有一定倾斜现象，使得背面小孔中心相对焊接中心向后偏移，焊接不同时刻偏移量在0．46～0．97mm之间波动．在准稳态焊接过程中熔池内存在稳定的逆时针涡流，计算所得的背面小孔宽度与实验结果吻合良好． 展开更多
关键词 K—PAW准稳态过程 小孔 熔池 流场 数值模拟
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基于FLUENT的超薄板微束等离子弧焊熔池行为研究
10
作者 徐磊 何建萍 李星昆 《轻工机械》 CAS 2020年第6期48-53,共6页
焊接熔池的特征信息与焊缝的成形质量具有直接的对应关系,为了获得高质量的焊缝,课题组对超薄板微束等离子弧焊的熔池进行研究。通过FLUENT软件采用Solidification&Melting模型与SIMPLEC算法对直流和脉冲微束等离子弧焊熔池进行数... 焊接熔池的特征信息与焊缝的成形质量具有直接的对应关系,为了获得高质量的焊缝,课题组对超薄板微束等离子弧焊的熔池进行研究。通过FLUENT软件采用Solidification&Melting模型与SIMPLEC算法对直流和脉冲微束等离子弧焊熔池进行数值研究,并设计了焊接熔池视觉检测系统;通过实验采集熔池的几何特征对数值分析的结果进行了验证。结果表明:在平均电流相同的情况下,直流状态下熔池的温度和宽度大于脉冲电流时熔池的温度和宽度;但是直流时熔池中液态金属的流速与熔池的振幅都小于脉冲电流状时熔池中液态金属的流速和熔池的振幅。通过实验发现使用数值模拟的方法可以获得一定的熔池特征信息。 展开更多
关键词 微束等离子弧焊 熔池 温度场 流场 FLUENT 图像采集
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