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激光熔覆过程中的传热传质研究
Published in 2015
基于 Level-Set 界面跟踪方法建立了激光熔覆过程的三维瞬态数值模型，研究了瞬态熔化和凝固过程中传热传质的演化规律。该模型使用 Level-Set 方法跟踪熔池气/液界面，采用焓－多孔度（enthalpy-porosity）方法得到了固/液界面之间的糊状区，并考虑了质量添加、材料熔化/凝固、热毛细效应（Marangoni效应）、浮力效应、活性元素质量传输等对熔池流动和界面的影响。通过该模型，具体分析了质量添加、力和界面平衡条件对熔池气/液界面的影响，以及由熔池温度/浓度分布引起的热毛细效应、金属材料的熔/凝过程和熔池流动形式对熔池固/液界面的影响。结果表明：熔池的气/液界面主要由力平衡条件决定，截面近似为圆弧型，其尺寸与单位时间的质量添加量相关。熔池的固/液形态由于熔池的表面温度梯度和表面活性元素含量共同引起的熔池流动方向和速度的变化，出现三种不同的类型，分别为下凹型（熔池内流）、平铺型（熔池外流）及已介于两者之间的过渡型。
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