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。     

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。     

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 ...     

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...     

锅炉管表面NiCrSiB合金高频感应熔覆的数值模拟及熔覆层的性能

目前,管材表面的高频感应熔覆主要集中于试验方面,缺乏理论研究。对锅炉管壁在不同熔覆电流下高频感应熔覆NiCrSiB层的温度场进行了数值模拟,基于感应加热原理进行了有限元分析,并加以试验验证。采用金相显微镜、扫描电镜以及能谱仪对熔覆层的显微组织与成分进行了分析;采用硬度计及王水腐蚀分别测试了熔覆层的硬度及耐蚀性能。结果表明:在250 kHz时,熔覆电流越大,感应加热效率越高,感应加热结束时管内外壁的温差越大,管基体受到的热损伤越小;基体中的Mo元素向熔覆层扩散,熔覆层中的Si元素向基体渗透,过渡区Ni,Cr元素的含量相对熔覆层中的明显减少;熔覆频率为250 kHz,熔覆电流取830 A时,熔覆层和基体过渡区有明显锯齿状的白亮带产生,基体和熔覆层呈冶金结合,熔覆层金相组织为奥氏体+碳化物共晶,具有良好的耐蚀性能,平均硬度为323 HV,是基体的1.79倍。     

激光熔覆材料研究现状

综述了目前制备激光熔覆涂层所采用的主要材料体系及激光熔覆材料应用中存在的主要问题及解决途径,给出了设计和开发激光熔覆材料应遵循的一般原则.指出激光熔覆材料是决定熔覆层工艺性能和应用性能优劣的重要因素,激光熔覆专用粉末的研究开发是激光熔覆技术研究的重要方向.     

钛合金激光熔覆的研究现状与发展趋势

钛合金具有高比强、良好的耐蚀性能等优点,但其耐磨性差,限制了它在摩擦机构的应用.激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面改性工艺.在钛合金表面进行激光熔覆,可提高钛合金的表面性能,获得高硬度、耐磨性能好、低摩擦系数的熔覆层.简要阐述了钛合金表面激光熔覆的研究现状,包括激光熔覆工艺、熔覆层的组织与性能,指出了存在的问题,并展望了钛合金激光熔覆的发展方向.     

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.     

激光熔覆玻璃涂层

本文研究在Ａ３钢基材上激光熔覆玻璃涂层的可行性，激光熔覆玻璃涂层的过程是玻璃熔体在基材表面上湿润、铺展，然后冷凝的过程。玻璃熔体在基材表面上铺展，不仅与它们之间的浸润有关，而且与玻璃熔体的流动性有关。玻璃熔体的流动性在熔覆过程中随时间变化；激光处理参数的不同会改变熔体的随时间变化过程。合理选择激光参数能熔覆形成均匀的、光滑的、粘附的、无裂纹的玻璃涂层。在激光熔覆过程中，会在玻璃熔体中出现结晶现象，     

激光工艺参数对7050铝合金Al/Ti熔覆温度场影响规律的模拟

针对7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,建立了三维瞬态温度场有限元仿真模型。通过单因素仿真试验,获得了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度和光斑直径)对温度场的影响规律,并初步确定了各激光工艺参数的合理范围:激光功率1300~1600W,激光扫描速度90~300mm/min,光斑直径1.5~2.6mm。通过两组正交试验仿真,以基材区域熔池面积为评价指标,利用极差分析,得到各激光工艺参数在不同变化条件下,对基材区域熔池面积影响程度的大小顺序,讨论了采用激光比能表征激光工艺参数对熔覆层质量影响的局限性。通过工艺实验表明,仿真模型与实验结果较为吻合,验证了仿真模型的可靠性与准确性。     

双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场数值模拟分析

目的 研究铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头温度场和流场规律。方法 以2024铝合金为研究对象,借助FLUENT软件,综合考虑了温度和应变速率对铝合金粘度的影响,采用修正的本构模型,分析了典型双轴肩搅拌摩擦焊接条件下接头温度和速度特征。结果 搅拌头边缘,应变速率较大,接近1000 s-1;温度场呈现出对称的哑铃状分布,最高温度为751 K,达到2024铝合金熔点的83%;前进侧温度大于后退侧温度,前进侧温度为640 K左右,后退侧为600 K左右;双轴肩摩擦焊材料流动速度大于常规焊,前进侧速度大于后退侧速度,前进侧轴肩作用区域大于后退侧;前进侧轴肩作用区域延伸至板材中间,造成带状不连续缺陷。结论 CFD软件Fluent可以较为准确地分析双轴肩搅拌摩擦焊的温度场和流场,可为搅拌工具的优化提供依据。     

激光表面熔凝温度场计算

本文介绍了一种简单的半解析法—热源函数法在Ｃｕ－Ｍｎ和Ａｌ－Ｃｕ合金激光表面快凝熔池温度场计算中的应用,计算结果与实验结果的对比发现两者在中等扫描速度（ｖ≤１ｍ／ｓ）下符合得较好。     

消声器内部流场的数值模拟

通过建立消声器的内部流场的物理模型和数学模型,利用Fluent软件对其流场进行了数值模拟,并就消声器内部流场对消声性能的影响进行了分析,为消声器的结构设计提供了一种可靠的指导方法。     

纺锤体流量计的流场数值模拟

介绍了一种新型的节流式差压流量计——纺锤体流量计（又名槽道流量计）。数值模拟结果表明,在来流规则或畸变情况下纺锤体等直径段部分均能很好地形成环形槽道流动,使测量重复性和精确度得到大幅提高成为可能;同时,由于完全避免了流动分离,在高雷诺数下的压力损失与所得差压之比可小于孔板流量计的二分之一。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

板带式速冻机内部通道流场的数值模拟

用PHOENICS软件对某型板带式速冻机载货板带运动时的内部通道流场进行了数值计算.分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度、空气入射角对内部流场的影响.研究表明:正常工况下板带运动对流动通道空气速度分布没有影响;空气进口速度和通道高度的选取应该综合考虑空气流速大小,流速均匀性,流动阻力损失三方面因素;最佳空气入射角应该为0度.     

冰箱室内温度场和流场的仿真及结构优化

具有冷冻冷藏双重功能的家用冰箱既能提高食品的储藏品质又能延长食品的储藏时间,在现代的家庭生活中发挥着重要作用,成为现代家庭必备的家用电器之一。冰箱冷冻冷藏室的布置方式对其室内温度场和流场的分布以及冰箱的能耗有较大的影响。通过对上冷藏室下冷冻室结构冰箱和上冷冻室下冷藏室结构冰箱室内温度场和流场的仿真发现：相对于上冷藏室下冷冻室冰箱而言,上冷冻室下冷藏室结构冰箱冷冻、冷藏室内温度分布均匀合理,既有利于食品的储存,又能降低冰箱的能耗。     

喷水室喷嘴内部及喷嘴出口流场数值模拟

利用计算流体软件FLUENT建立了喷水室内喷嘴及喷嘴出口外部流场的三维数学模型。采用标准κ-ε湍流模型模拟了喷嘴内部及出口外部流场,并根据各种情况分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响。结果表明,喷嘴的扩散角和扩散段尺寸对喷嘴及出口流场影响较大:喷嘴的扩散角直接影响喷嘴出口后液滴的方向和速度大小,并影响流场的湍流分布情况,影响流场的紊流区域分布,最终影响水滴与风流的热湿交换;扩散段尺寸影响流场压力分布,特别会产生负压区直接影响射流后液滴的状态。