镍基合金激光熔覆传热传质数值模拟

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 引言

1.2.1 激光熔覆介绍

1.2.2 激光熔覆成型影响因素

1.3 激光熔覆数值模拟

1.3.1 激光熔覆温度场模拟研究现状

1.3.2 激光熔覆熔池流场模拟研究现状

1.4 激光熔覆工艺存在的问题

1.5 本文研究内容

1.6 本课题研究方法及结构安排

1.6.1 本课题研究方法

1.6.2 本文结构安排

2 计算流体力学

2.1 引言

2.1.1 模型预处理

2.1.2 解算器

2.1.3 后处理技术

2.1.4 ANSYS FLUENT简介

2.1.5 解决 CFD问题的步骤

2.2 流体分类

2.3.1 质量守恒方程（连续方程）

2.3.2 动量守恒方程

2.3.3 能量方程

2.3.4 凝固熔化模型

2.4 本章小结

3 实验系统及材料

3.1 激光熔覆实验系统

3.2 实验材料

3.3 激光熔覆实验设计及工艺参数

3.4 微观组织分析及合金元素分析

3.5 本章小结

4 圆形光斑激光熔覆模拟数值模型

4.1 引言

4.2 物理模型

4.3 几何模型及网格划分

4.4 基本假设

4.5 计算域控制方程

4.6 三维热源模型

4.6.1 基于几何形状的热源

4.6.2 基于吸收率函数的热源模型

4.7.1 初始条件

4.7.2 计算域边界条件

4.8 材料热物性计算

4.8.1 Jmatpro简介

4.8.2 材料热物性参数

4.9 粉末材料凝固融化属性

4.10 本章小结

5 圆形光斑激光熔覆温度场及流场模拟结果及讨论

5.1 引言

5.2 扫描速度对熔池温度场的影响

5.3 圆形光斑镍基合金激光熔覆熔池温度场及流场

5.3.1 引言

5.3.2 熔池温度场和流体速度场随时间的变化

5.3.3 Marangoni效应对熔池尺寸的影响

5.3.4 熔池流动对预置粉末激光熔覆层合金元素分布的影响

5.4 凝固参数对熔覆层微观组织演变的影响

5.4.1 引言

5.4.2 凝固参数的计算

5.5 本章小结

6 矩形光斑激光熔覆过程中的有限元模拟

6.1.1 引言

6.1.2 有限元法的优点

6.2.1 矩形光斑激光熔覆实体模型的建立

6.2.2 网格划分

6.2.3 边界条件和热源

6.2.4 材料属性

6.3 基于矩形光斑的激光熔覆温度场模拟

6.3.1 矩形光斑对熔池温度场的影响

6.3.2 矩形光斑激光熔覆层凝固参数计算

6.4 本章小结

7 总结和展望

7.1 本文总结

7.2 工作展望

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

学位论文数据集