激光熔覆温度场和流场数值模拟研究现状和发展趋势

本文回顾了已报道过的激光重熔和激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟，重点评述了激光重熔和激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟的数学物理模型和自由表面处理方法，并对这一领域今后的发展提出了自己的看法。     

40Cr轴面激光熔覆Ni60数值模拟

目的 针对激光熔覆过程中熔池内部复杂的传热和对流现象,分析激光功率和扫描速度对熔池内部温度场、流场演变和分布的影响.方法 采用双椭球热源模型,建立了40Cr轴面基体激光熔覆Ni60粉末过程的三维温度场流场数值模型,并进行试验验证.结果 熔覆过程形成了近似椭球体的熔池,最高温度位于移动光斑中心偏后方,达到了2080.4 ...     

激光熔覆生物陶瓷涂层温度场的数值模拟

本文针对激光熔覆原位合成生物陶瓷涂层的试验过程，进行了相应的数值模拟。计算出激光熔覆合成羟基磷灰石等钙磷基生物陶瓷的三维温度场。结果表明激光熔覆形成的温度场有利于生物陶瓷涂层形成细小且呈梯度分布的组织。     

钛合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi涂层温度场有限元模拟

为在钛合金表面获得优质激光熔覆涂层,用有限元方法研究了激光熔覆工艺对熔池温度场分布和凝固后熔覆层组织的影响,考虑相变潜热、辐射对流散热以及温度对热物理性能的影响等因素,建立三维有限元模型模拟了Ti6Al4V合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi复合涂层过程中的温度场,并结合熔覆过程的温度场分布,对涂层的形貌、结合区、基...     

激光多道熔覆温度场的计算与分析

以45钢板材上熔覆三道Ni60自熔性合金粉末为例,对送粉式激光熔覆多道搭接情况下的温度场进行计算,得到了熔覆过程中基体上各点的温度变化规律及固定时刻熔覆层的温度分布曲线,分析了多道熔覆时温度场的变化规律.计算结果表明基体表面激光经过的中心点温度变化呈锯齿状,而离激光光源较远的基体上各点温度达到最大值存在一个滞后时间.多道搭接情况下,熔池内的最高温度,后两道熔覆层要略高于第一道熔覆层,且对于后两道熔覆层起熔时刻和熔覆结束时刻熔池内的最高温度明显高于熔池内的平均最高温度.     

镁合金表面熔覆改性技术的研究进展

评述了镁合金表面熔覆改性技术的国内外发展概况,着重介绍了热喷涂、激光熔覆及热喷涂 激光重熔复合熔覆3种处理工艺和熔覆涂层材料,提出采用热喷涂 激光熔覆复合法熔覆工艺、镁合金表面熔覆非晶合金以及熔覆高熔点涂层是提高镁合金表面性能的有效方法,具有良好的应用前景.     

激光熔覆的金属带横截面轮廓的形成过程分析

理论和试验研究激光熔覆过程中熔覆带的横截面轮廓的形成过程.基于物质守恒和能量平衡理论,熔池是一个准稳定系统.分析发现在激光熔覆过程中形成的熔覆带的横截面轮廓是由熔池内液态金属凝固界面上固相、气相和液相三相交界线上的点形成的,这些点将成为各自所在横截面上的熔覆带轮廓上的点.在忽略熔池内过热度不高的液态金属的流动性的条件下,基于对熔覆带的横截面轮廓形成过程的分析,提出了用低功率激光在基板上进行单道扫描、熔覆同轴输送的粉末得到的熔覆带横截面轮廓模型,并用功率为500 W的CO2激光进行了熔覆试验,得到了与计算相符合的结果.     

GMAW焊接熔池的流场及其对熔池形状的影响

采用数值分析方法研究了ＧＭＡＷ焊接熔滴状,射流过渡时焊接池的流场,分析了流场对熔池形状的影响。实验表明,焊缝尺寸的计算值和实测值吻合良好,建立的数值分析模型可精确地模拟ＧＭＡＷ焊接熔池的流场,这对控制焊接成形,提高焊接质量具有重要意义。     

等离子弧焊接熔池和小孔形成过程数值分析

目的 研究等离子弧焊接穿孔过程中熔池内部的金属流动情况和小孔动态变化过程。方法 通过“传热-熔池流动-小孔”之间的相互耦合关系,建立了等离子弧焊接穿孔过程的数值分析模型,通过VOF方法追踪了小孔界面,采用FLOW-3D软件模拟了等离子弧焊接熔池和小孔的形成过程,定量计算了等离子弧焊接温度场、熔池流场及小孔形状;分析了等离子弧焊接熔池和小孔行为;并通过等离子弧焊接实验数据验证了模拟结果。结果 当焊接时间为0~1.0 s时,小孔深度曲线与熔深曲线几乎相同,小孔底部紧贴熔池底部;在2.8 s以后,小孔深度曲线与熔深曲线有一定距离,小孔深度曲线在一定范围内波动,等离子弧焊接电弧挖掘作用到达极限,电弧压力与其他力达到平衡状态。模拟的焊缝熔深为8.04 mm、熔宽为13.20 mm,实验测得的焊缝熔深为8.00 mm、熔宽为13.42 mm。结论 构建的随小孔动态变化的曲面热源模型和电弧压力模型可以描述等离子弧焊接过程中的电弧热-力分布;模拟出了等离子弧焊接熔池和小孔动态演变过程;模拟得到的等离子弧焊接焊缝形貌与实验测得的焊缝形貌基本吻合。     

Co800基激光熔覆/重熔增强多物相复合层组织及耐磨性能

目的 增强钛合金表面耐磨损性能。方法 采用激光熔覆与激光重熔技术在TC4钛合金表面制备Co800–Si3N4–YPSZ(Y2O3部分稳定ZrO2)与Co800–Si3N4–YPSZ–MGOSs(单层氧化石墨烯薄片)复合层,并对熔覆层及重熔层微观组织结构、元素分布及耐磨损性能进行分析。结果 细晶强化作用改善了Co800–Si3N4–YPSZ–MGOSs熔覆层的耐磨性。激光重熔后,在熔池快速冷却过程中产生了非晶–纳米晶相,促进了多物相重熔层形成。MGOSs受热分解释放了C,在熔池中原位生成了Ti(CN)。结论 含有Ti5Si3、TiN及TiC等多种硬质增强相的Co800–Si3N4–YPSZ–MGOSs熔覆层的摩擦因数较TC4的摩擦因数降低,其磨损体积约为TC4磨损体积的1/7。     

覆膜金属粉末激光烧结过程温度场的数值模拟

目的 对覆膜金属粉末变长线扫描激光地过程的温度场进行研究。方法 对激光源的加热特性。粉末材料的热物性参数及激光烧结动态过程是行研究分析。建立温度场数学模型,应用限元方法进行计算。结果与结论 温度场的数值计算结果与实验测量结果基本吻合。利用模场计算结果可以进行工艺参数优化。     

一种基于主成分分析的TDLAS高频噪声滤波

针对TDLAS高温测量时,吸收光谱容易受到探测器和硬件电路高频噪声干扰,进而影响温度测量准确度和探测灵敏度等问题,提出了一种基于主成分分析的去噪方法。首先将原始吸光度列向量进行矩阵化排列;然后通过主成分分析将其分解为主成分矩阵和得分矩阵;取合适的主成分数,利用截取部分主成分矩阵和得分矩阵重构原始数据,其中截留的主成分代表原始数据主要信息,而剔除的部分仅包含噪声信息。实验结果表明该方法用于TDLAS测量水蒸气温度,噪声去除率达81%,温度解算标准差从8.9降至5.3。     

注塑模热流道温度场数值模拟分析方法研究

研究了注塑模热流道温度场数学模型建立及求解的方法,实现了计算机可视化温度场模拟数值分析,并给出了相应实例.     

金属增材制造中微观组织相场法模拟研究进展

金属增材制造技术是近30年发展起来的一项具有战略意义的先进制造技术。目前对增材制造的研究主要集中在制造装备与控制系统研发、产品性能测试等方面,对构件内微观组织的形成以及宏微观结构性能的关系研究较少。本文简要介绍了金属增材制造发展现状以及在微观组织演化方面研究的不足,揭示了微观组织演化研究的重要性和迫切性。针对相场法的基本原理和优势,着重分析相场法应用于金属增材制造中的模型选取、非材料物性参数的确定等问题及解决方法,从相场数值模拟的角度来探讨工艺参数对微观组织的影响。文章最后指出利用相场法模拟金属增材制造过程中微观组织演化符合未来的发展趋势。     

圆柱壳辐射声场重构的波叠加方法

将声全息技术应用到水下结构的声场重建问题中。通过理论推导和数值仿真,分析一两端带半球帽的圆柱壳模型在不同激励作用下声场的重建效果及影响重建精度的因素。考虑到实际应用,全息面分别采用柱形全息面和平行的双平面全息面。仿真结果表明,该方法是一种稳健的全波数空间声场重构技术;其重建精度受到等效源面参数、全息面参数及测量环境信噪比等多因素的影响;在含有测量噪声的条件下,应用Tikhonov结合L曲线的正则化方法仍可以较精确地重构声场;相比于其它方法,波叠加方法具有测点少,计算速度快等优点,有很好的应用前景。     

湍流模型在大钢锭中间包内流场数值模拟中的适应性研究

以多炉连浇大钢锭中间包为研究对象,采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型对大钢锭中间包内钢液流动状况进行了数值模拟,并将数值模拟结果与物理模拟结果相比较,以验证模拟结果的准确性。研究结果表明,对于深熔池、大通钢量的大钢锭中间包,采用Realizable k-ε模型的模拟结果与物理模拟结果更为接近,且对安装控流装置的中间包内流场模拟效果更好。     

单屏式多点气流温度传感器现场校准工况参数影响分析

采用数值仿真的手段对燃烧室试验环境下单屏式多点气流温度传感器进行仿真计算,改变温场、流场环境,分析研究了来流总温、来流总压以及马赫数等工况参数对单屏式多点气流温度传感器的测量结果的影响规律,并用试验进行验证.数值模拟结果表明:在燃烧室试验环境下,单屏式多点气流温度传感器的测温偏差随着来流总温的增大而增大,每增加1000...     

基于康达效应的热缩烘箱流场分析及结构优化

目的对壁纸包装机烘箱进行建模与分析,优化烘箱结构。方法基于流体力学,建立热收缩烘箱的能量方程和运动学方程。通过数值计算得到烘箱流场分布及仿真云图,进而研究烘箱喷口、底面、回风口的流场分布及对热缩性能的影响。基于计算结果,进行回风口尺寸和结构的改进与优化,对多种拟定的改进结构进行分析计算,提取计算数据并对比确定相对最优模型。结果将确定的最优改进模型加入烘箱中进行整体模拟计算,提取优化后的计算数据,完成结构优化设计。结论优化后的壁纸包装机烘箱结构在一定程度上改进了原结构中存在的不足,能够较好地满足壁纸包装工程中的工艺需要。     

柴油机油底壳辐射声场的仿真研究

采用有限元与边界元联合求解的方法进行了柴油机油底壳辐射声场的仿真研究,利用ANSYS软件进行了油底壳的谐响应分析为SYSNO ISE软件的边界元法声场模拟提供边界条件,计算结果与实验结果的高度一致表明该方法是完全可行的,并且可以为低噪声设计提供指导。