金属材料中激光产生熔池的数值模拟及应用

摘要：

数值模拟了激光与金属铝相互作用的温度场和流场,求解热传递与层流耦合的PDE方程.数值模拟中选取符合实际光束分布的激光参数,考虑了自然对流、表面张力梯度引起的Marangoni对流和热物理参数依赖于温度的实际情况.针对γ/T<0,γ/T>0,γ/T=0等3种不同的表面张力梯度,计算得到了激光产生熔池的温度场、熔池速度场及熔池的形状. 研究结果表明,金属材料内的温度场分布与入射高斯光束光强分布具有相似特征;Marangoni对流是熔池内液体流动的主要形式;γ/T的大小和正负对熔池内流体的运动起决定性作用,可对熔池形状产生很大影响,进而影响激光加工的质量.

关键词：激光、相变传热、有限元法、数值模拟、Marangoni对流

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分类号：TN914.3

资助基金：江苏省高校自然科学研究项目08KJB140003

在线出版日期：2010-07-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：358-362