激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.     

激光切割过程辅助气体动力学性能的数值模拟

激光切割过程中辅助气体的动力学性能对切缝形成过程具有重要影响.利用VOF算法和深度自适应激光热源,建立了能反映切割过程中辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型,结合切割试验对模型的有效性进行了验证.采用多相流模型分析了从打孔到稳定切割过程中切缝形貌、辅助气体动力学性能和温度场分布.计算结果表明,在未切透阶段,受切割前沿形状和切割深度等的影响,辅助气体动力学性能不断发生变化;当切割过程稳定后,辅助气体流场几乎不发生变化,切缝形状和温度场也不再改变;所建模型能够有效反映辅助气体动力学性能对切割深度和切缝宽度的影响.