激光熔覆中同轴送粉气体-粉末流数值模拟

应用FLUENT软件的离散相模块建立了激光熔覆中气体 粉末流的二维模型,研究了保护气和输送气流量及送粉量对粉末流浓度场和速度场的分布规律的影响以及对粉末流发散角和焦点的影响。计算结果表明:随着输送气流量的增大,粉末流速度增加,粉末流发散角逐渐减小;送粉量增加,焦点略微下移,焦点处粉末流浓度值增大。在相同的工艺参数下,使用单反相机拍摄粉末流分布,结果表明试验与计算结果基本吻合。     

激光熔覆中同轴送粉气体-粉末流数值模拟

应用FLUENT软件的离散相模块建立了激光熔覆中气体 粉末流的二维模型,研究了保护气和输送气流量及送粉量对粉末流浓度场和速度场的分布规律的影响以及对粉末流发散角和焦点的影响。计算结果表明：随着输送气流量的增大,粉末流速度增加,粉末流发散角逐渐减小;送粉量增加,焦点略微下移,焦点处粉末流浓度值增大。在相同的工艺参数下,使用单反相机拍摄粉末流分布,结果表明试验与计算结果基本吻合。     

镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

激光加工技术——激光熔覆

 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于80年代,可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗,适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件,具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大,经济效益可观,所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力,物力,财力等进行研究。     

TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测

在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下,建立了激光沉积修复的数学模型,采用有限元参数化设计语言（APDL）对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温度场及其中心高度上节点温度随时间变化情况,分析了修复件中心高度上温度梯度分布情况。搭建了激光沉积修复温度测量系统,对修复时表面温度进行了测量,并与模拟温度进行了比较,两者吻合较好。为控制激光沉积修复组织、提高修复质量提供有效手段。     

基于ANSYS的脉冲激光辐照石英玻璃的温度场数值模拟

采用有限元仿真软件ANSYS 12.0对脉冲功率激光辐照石英玻璃建立了热力学模型,对其表面温度场进行了数值模拟,得到了在不同激光功率密度下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究,为激光辐照石英玻璃实验提供依据.     

激光辐照金属/炸药复合介质温度场的数值模拟

 当激光辐照金属/炸药复合介质外表面时,在变物性及界面有接触热阻的条件下,用二维线性瞬态导焓方程,数值计算了介质内部温度场时空分布。作为特例,将常物性及无接触热阻下的数值解与相同条件下的二维线性瞬态导热方程的解析解相比较,结果表明数值法的计算程序及结果是可信的。     

激光辐照金属/炸药复合介质温度场的数值模拟

当激光辐照金属/炸药复合介质外表面时,在变物性及界面有接触热阻的条件下,用二维线性瞬态导焓方程,数值计算了介质内部温度场时空分布。作为特例,将常物性及无接触热阻下的数值解与相同条件下的二维线性瞬态导热方程的解析解相比较,结果表明数值法的计算程序及结果是可信的。     

激光熔覆损伤定量评估研究

通过激光熔覆实验、金相实验、残余应力检测及熔覆试件静拉伸实验,研究了激光熔覆试件机械性能的变化规律.实验发现熔覆试件重熔区有粗大的魏氏体组织产生,熔覆过程在熔覆试件内引入残余拉应力,熔覆试件抗拉强度相较于基体试件有一定程度的降低,熔覆试件伸长率相较于基体试件而言有大幅降低,实验结果表明熔覆试件的各类机械性能较基体材料而...     

送粉角度对激光熔覆铁基复合涂层形状特征的影响

通过分析激光熔覆过程中光束、粉末和熔池间的作用机理,建立了送粉式激光熔覆材料有效利用率的数学模型,在此基础上推导了送粉角度与工艺参数之间的定量关系式,并计算了不同送粉角度下的熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积。结果表明,在熔覆工艺参数不变的条件下,理论计算的熔覆材料有效利用率、熔覆层高度和横截面积均随送粉角度的增加而增大,且均高于实验检测值。激光熔覆过程中,由于粉末烧损和机械损失,使熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积随送粉角度变化出现最大值,理想送粉角度为60。     

三分螺旋折流板换热器壳侧流场温度场模拟

建立了三分螺旋折流板换热器壳侧流动与传热的数学模型,对其流场、温度场和压力场的数值模拟结果在多个纵剖面和横切片上进行了展示。可见在螺旋通道的轴心和靠近壳体的折流板外缘区域局部速度较高,在折流板背流面呈现出有利于强化掺混作用的回流区,流道内几乎没有流动死区;壳侧流体温度为稳步均匀下降趋势,并呈现从圆周的外缘向轴心方向逐渐递减;而压力场则呈现明显的周期性和阶梯性。     

Velocity Distribution of the Powder Particles in Laser Cladding

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｏｖｅｒｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅｓ,ｔｈｅｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｂｅａｍｓａｒｅｎｏｗｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ .Ｔｈｅｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｍａｄｅｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｕｃｃｅｓｓ[1,2 ] .Ｔｈｅｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ ,ｗｈｉｃｈｕｓｅｓａｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒａｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｓｏｕｒｃｅｔｏｆｏｒｍａｃｌａｄｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｕｂｓｔｒａ…     

Velocity Distribution of the Powder Particles in Laser Cladding

The velocity distribution of powder particles in the laser cladding has an important influence on the motion of liquid in the laser molten pool. In this paper, considering the carrier gas leaving the nozzle to be a steady jet, the velocity distribution of the powder particles is obtained, which can be used as input data in the modelling of the laser cladding.     

激光熔覆中金属粉末粒子与激光相互作用模型

为了对同轴激光熔覆过程中运动的金属粉末粒子的速度和温度进行理论分析,并研究各工艺参量的影响,建立了运动中金属粉末粒子的运动模型和热模型.模拟结果表明,粉嘴几何尺寸、粒子直径以及气/粉两相流初始速度是影响粒子运动行为的重要因素;粉嘴几何尺寸、激光焦点位置、激光发散角、激光功率、粒子直径以及气/粉两相流初始速度是影响粒子热行为的重要因素.在相同的工艺参量下(粉嘴出口内径r=2 mm,粉嘴倾角α=60°,初始气流速度v0=0.8 m/s),基于数字粒子图像测速(DPIV)技术,对316L不锈钢粉末粒子运动模型进行了实验验证.结果表明,运动理论模型是可靠的.该模型是掌握同轴激光熔覆过程中金属粉末粒子运动行为的有效工具;同时,热模型也是分析粉末粒子温度随不同参量变化的重要工具.     

A Numerical Simulation for Three-dimensional (3D) Unsteady-state Temperature Field in Laser Circular Cutting of Pipe

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｓｅｒｃｕｔｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｆｒｏｍｔｗｏ ａｘｉｓｔｏｆｉｖｅ ａｘｉｓ,ｔｈｅｌａｓｅｒｃｕｔｔｉｎｇｏｂｊｅｃｔｓｈａｖｅｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌａｔｅｓｔｏｐｉｐｅｓａｎｄｓｐａｔｉａｌｃｕｒｖｅｄｓｕｒｆａｃｅｂｏｄｉｅｓ.Ｐｉｐｅｓ ,ｗｈｉｃｈｈａｖｅｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｌｏｗ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔ,ｇｏｏｄｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｍａｃｈｉｎｉｎｇａｂｉ…     

六面顶压机高压腔体温度场的数值模拟

 以有限元法为分析手段,在模型和边界条件适当简化的条件下,对六面顶压机高压腔体的温度场进行了数值模拟计算,得出了腔体内的温度分布。在此基础上通过调整模型参数,定性讨论了样品组装设计中组装材料、加热器形状以及导电金属环厚度对温度场的影响。数值模拟结果表明：用氧化锆替代叶蜡石作为堵头和保温材料可以提高样品区的温度,降低功率的消耗并减小样品区的温度梯度;与圆筒形加热器组装相比,中间厚两端薄的变圆筒形加热器组装能提供更高的样品中心温度和较小的温度梯度;使用导电金属环的加热组装时,适当增加金属环的厚度有利于获得较理想的温度分布。研究结果对优化高压实验的样品组装设计、改善温度梯度及保护设备具有一定的参考价值。     

由强激光产生的烧蚀等离子体随时间演化的数值模拟

采用单流体模型描述由强激光产生的烧蚀等离子体,并用具有五阶精度的广义Godunov差分格式——加权本质无振荡格式对该模型进行离散化,考虑激光与等离子体相互作用和能量耦合,数值模拟强激光与固体靶相互作用时产生的烧蚀等离子体随时间演化的物理过程,给出数值模拟结果,并对其进行分析和讨论.数值模拟结果表明,激光能量在靶面等离子体中被强烈吸收,激光支持LSD(Laser Supported Detonation)波速度约为理想LSD波速度的一半.     

二介质激光放大器工作特性的数值模拟

从简明的物理模型出发，首次从理论上模拟了二介质激光放大器的工作特性，表明它能够同时满足输出高能量，超短脉冲放大的要求。对实验中可能遇到的问题进行了模拟，并提出了解决的方法。     

压气机悬臂静叶流场非定常数值模拟

以现代高压压气机一排悬臂静叶与一排转叶组成的典型级为研究对象,采用非定常数值模拟方法,分析了非定常与定常数值模拟计算得出的级特性线以及峰值效率点气动参数在展向分布的差异,并对悬臂静叶内部流场结构进行了详细分析,结果表明:当悬臂静叶的轮毂设计间隙为2.5%叶高时,非定常计算的综合喘振裕度比定常大5.85%;在峰值效率点工况下,悬臂静叶总压损失和转子效率的非定常影响范围在10%以内,转叶进口相对气流角沿展向分布的影响在0.5°以内。悬臂静叶根部10%叶高以下区域出现了明显的泄漏流动,3.4%叶高压力系数变化最大,轮毂泄漏流起始于20%弦长附近,发展到70%弦长位置时泄漏损失最大,随后逐渐减弱.