【模型概况】comsol激光熔覆 激光直接沉积过程中快速熔化凝固和多组分粉末的加入导致了熔池中复杂的输运现象。 热行为对凝固组织和性能有显著影响。 通过三维数值模型来模拟在316L上直接激光沉积过程中的传热、流体流动、凝固过程。 通过瞬态热分布可以获得凝固特征包括温度梯度(G)、凝固生长速率(R)和凝固凝固速率(G R)从而预测凝固组织的形貌和规模。 【手段工具】COMSOL6.0 【提供资料】模型源文件 【您将学会】comsol的流体传热变形几何层流设置和实现方法激光熔覆这玩意儿玩的就是心跳——高温金属液滴噼里啪啦往下掉粉末和熔池跳着华尔兹整个过程比双十一抢购现场还混乱。但咱搞数值模拟的不能慌抄起COMSOL就是干。今天咱们用变形几何模块来驯服这个暴躁的熔池。先看这个魔性的热源设置heat_source 0.8*laser_power/(math.pi*spot_radius**2) * exp(-3*((x-laser_x)**2 (y-laser_y)**2)/spot_radius**2)这个高斯热源公式里藏着激光的暴脾气。0.8是吸收率别小看这参数实测时能差出姥姥家。后面的指数项构建了温度场的火山口x和y跟着激光头坐标实时漂移活像熔池在跳机械舞。熔池流动不能靠瞎猜得祭出NS方程rho*(u·∇)u ∇·[-p*I μ*(∇u (∇u)^T)] F_buoyancy这式子看着唬人其实就是流体界的哪里有压迫哪里就有反抗。浮力项F_buoyancy用Boussinesq近似处理温度涨1℃就闹脾气上浮。COMSOL的层流模块把这套玩得贼溜记得打开瞬态求解器时间步长别超过0.001秒否则熔池分分钟给你表演坍缩。【模型概况】comsol激光熔覆 激光直接沉积过程中快速熔化凝固和多组分粉末的加入导致了熔池中复杂的输运现象。 热行为对凝固组织和性能有显著影响。 通过三维数值模型来模拟在316L上直接激光沉积过程中的传热、流体流动、凝固过程。 通过瞬态热分布可以获得凝固特征包括温度梯度(G)、凝固生长速率(R)和凝固凝固速率(G R)从而预测凝固组织的形貌和规模。 【手段工具】COMSOL6.0 【提供资料】模型源文件 【您将学会】comsol的流体传热变形几何层流设置和实现方法重点来了变形几何模块的操作骚得飞起。看这段网格控制代码mesh.movingMesh(dom, new String[]{dxdt velocity_field_x, dydt velocity_field_y, dzdt velocity_field_z}, free);这相当于给网格喂了兴奋剂跟着熔池表面变形上蹿下跳。特别注意自由表面的曲率计算surface tension项处理不好就会得到月球表面般的粗糙网格。凝固过程的G-R参数是重头戏。后处理里这么搞double G magnitude(gradient(T)); double R dot(normal_vector, interface_velocity);温度梯度G和凝固速率R的乘积决定晶粒粗细。实测发现当G*R超过1e6 K·m⁻¹·s⁻¹时柱状晶就开始群魔乱舞。记得用探针功能定点监测别被平均数据忽悠了。最后给新手提个醒多物理场耦合就像鸳鸯火锅清汤红汤不能乱搅和。传热和流体的顺序求解器要设好先用隐式欧拉稳住温度场再用分离式步进法处理流动。内存不够的同志记得开集群模式否则模拟到一半蓝屏可别砸键盘。模型文件里还埋了几个彩蛋比如粉末喷射的随机分布函数还有熔池震荡的FFT分析脚本。自己跑的时候多试试不同激光扫描速度能看到熔池从乖宝宝到疯婆子的渐变过程绝对比看吃播还下饭。