基于Fluent的钛合金激光氮化机理及数值模拟

基于非等温产生的表面张力梯度导致熔池区域内的马兰戈尼对流对激光氮化传热和传质过程有重大的影响。本文采用计算流体软件Fluent对钛的激光氮化过程进行探究和重现,结合传热过程中材料温升引起的相变模型及流体体积函数(VOF)模型分析气—液降膜传质机理,通过建立瞬态激光氮化温度场和浓度场的耦合模型,对激光氮化过程的传热,熔池流动和传质机理进行数值模拟。分析结果给出了钛工件的熔池形成、内部流动、氮化层的氮含量及其分布与激光参数之间的关系,为激光氮化工艺参数优化提供了理论依据。     

竖直通道内降膜流动数值模拟

降膜蒸发是一种高效的传热技术,平均液膜厚度是考察降膜蒸发传热性能的一个重要影响因素。本文基于VOF算法,建立了水和空气沿二维竖直通道降膜流动的CFD模型,模拟研究了液膜速度、工质种类、同向和逆向气流对平均液膜厚度的影响。结果表明：提高液膜速度会增大平均液膜厚度;气相工质对液膜厚度影响不大,而液相工质对液膜厚度影响较大,液膜厚度随液相黏度增大而增大;同向气流对入口段和发展段的液膜厚度影响不大,稳定段液膜厚度会随着同向气流速度的增大而减小;平均液膜厚度随逆向气流速度增大而降低,当逆向气流速度达到2.5 m/s后,气流速度对液膜厚度的影响减小。     

溴化锂风冷垂直降膜吸收过程数值模拟

通过对溴化锂溶液在降膜吸收过程中传热、传质特性的分析,建立了垂直降膜吸收过程的数学模型。在这个模型中,考虑了对流及变膜厚等因素对传热、传质性能的影响。并对风冷垂直管降膜吸收过程进行了数值模拟。得出的结论对垂直降膜吸收器的设计和优化具有指导意义。     

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。     

激光熔池质场数值模拟的研究现状及展望

回顾和评价了已报道了激光熔池质场的数值模拟，认为建立一个考虑自由表面，湍流，自由表面物化反应及固－液界面糊状凝固区的真三维传热，传质数学物理模型是未来激光熔地质场数值模拟发展的关键，并给出了自己的工作步骤 。     

航空钛合金表面激光气体氮化研究

利用激光气体氮化方法,实现了钛合金表面氮化处理。结果表明,当功率密度大于6．5×10^5W．cm-2时,生成物以TiN为主。由于Al的饱和蒸气压和蒸发速率均高于Ti,因此,在熔池表面形成贫铝层,促进了表面层Ti的氮化。热力学分析表明,激光熔池内生成TiN的反应较生成AIN的反应更具有热力学优势。     

厚钢板激光弯曲成形机理的模拟研究

对厚钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟.建立了钢板激光弯曲成形的三维非线性瞬态热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性.计算了钢板激光弯曲成形过程中的温度和应力,并预测了钢板的弯曲角度.模拟结果表明,厚度方向的温度梯度是导致钢板弯曲变形的主要原因.对数值模拟的结果进行了相应的实验,模拟结果与实验结果符合较好.     

对流边界条件下竖板降膜除湿过程中传热传质的数值模拟

针对竖板降膜(层流)溶液除湿空调系统,建立了溶液降膜过程传热传质的数学模型,给出了对流换热边界条件下过程的数值解.模拟了三种不同冷却条件下的降膜除湿过程.结果表明,当对流换热系数较小时,与绝热边界有相似的发展趋势;而当对流换热系数较大时,则接近于等温条件下的规律.同时,模拟结果还给出了不同的无量纲吸收热λv和刘易斯Le对降膜内Nusselt数和Sherwood数的影响,表明无量纲吸收热的改变不影响Nu数和Sh数在流动方向上的最终渐近值.     

板材激光弯曲成形数值模拟的研究现状及展望

板材的激光弯曲成形是一种利用高能激光束扫描金属板材表面产生非均匀分布的热应力,从而使板材发生塑性变形的金属板材柔性成形新工艺.数值模拟已逐渐成为板材激光弯曲成形研究中的热点内容.综述了近年来国内外对激光弯曲成形过程的温度场及变形场进行数值模拟的研究现状,并对其应用范围和发展前景作了展望.     

激光熔覆温度场和流场数值模拟研究现状和发展趋势

本文回顾了己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。     

基于生死单元法的BOPP薄膜激光打孔数值模拟

目的 利用有限元方法研究薄膜多脉冲激光打孔过程,探究生死单元法运用在薄膜激光打孔中的可行性.方法 基于Ansys中的生死单元法,使用Ansys参数化设计语言(APDL)编写程序,建立薄膜多脉冲激光打孔的二维瞬态温度场模型并进行仿真分析,测量孔深、上孔径,对仿真结果进行实验验证.结果 仿真与实验结果趋势一致,微孔孔径与孔深随脉冲次数的增加而逐渐增加;孔深最大误差为23.51％,平均误差为12.21％,均方根误差为1.573μm;上孔径最大误差为3.64％,平均误差为2.77％,均方根误差为2.215μm;薄膜在激光束轴心处温度最高,轴心两侧温度逐渐降低,高温区域随着脉冲次数增加而逐渐增大.结论 使用APDL语言程序结合生死单元法对薄膜多脉冲激光打孔进行仿真分析,结果可靠.     

金属粉末激光直接成形的温度场和应力场模拟研究进展

金属粉末激光直接成形技术是一种新型的粉末净近成形方法,能够加工传统方法难以加工的复杂金属零件.由于加工中温度的剧烈变化易引起热应力和残余应力,导致成形件存在翘曲、开裂等缺陷,建立加工过程的温度场应力场模型对进行工艺参数优化与设计尤为必要.总结了金属粉末激光直接成形技术温度场和应力场模拟研究进展,并探讨了这一技术数值模拟的发展方向.     

对流对枝晶生长影响的数值模拟研究进展

介绍了对流影响枝晶生长的主要数值模拟方法,评述了对流对枝晶生长影响的数值在模拟国内外的研究现状,指出了该领域目前面临的问题和未来的发展趋势.     

激光起爆数值模拟边界精度对计算结果的影响

在设计激光精密火工品的过程中,炸药的温度场无法通过精密物理实验直接测量,数值计算结果成为炸药温度场最全面可信的依据。为了研究不同边界精度对数值计算的影响,采用不同边界处理方法,利用Fortran语言进行数值计算,并将数值解和解析解进行比较。分析结果后发现:边界条件的精度不同,计算结果出现显著差异。边界条件与内部精度一致的数值计算结果与理论解析解几乎重合,而更适合用作激光精密火工品的设计依据。     

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。     

40CrNiMoA钢激光淬火+氮化复合处理

对40CrNiMoA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火-氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明，在激光淬火-氮化复合处理中，激光淬火可使随后氮化处理的表层硬度提高100-200HV，硬化层深度可成倍增加；在氮化-激光淬火复合处理中，激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高，而表层硬度变化不大。     

RFI成型工艺的数值模拟研究进展

综述了树脂膜熔渗(RFI)成型工艺数值模拟所依赖的数学模型以及核心算法的研究进展,着重总结了树脂的流动、抑制孔隙产生、热传递以及固化动力学等方面数学模型的研究进展.对这些模型的研究有利于更加深入地理解成型工艺中复杂的物理和化学变化,通过数值模拟可以预测工艺参数,从而优化整个工艺过程、缩短研发周期.