[发明专利]激光深熔点焊的能量利用率数值计算方法

摘要

本发明公开了激光深熔点焊的能量利用率数值计算方法，利用FLUENT平台，通过对激光深熔点焊成形过程中的动量、能量方程设置源项，以计算匙孔成形过程中的激光束的能量吸收率，包括：（1）设定流体域、进口、出口以及壁面的边界条件；（2）利用VOF算法寻找空气和工件的相界面；（3）对相界面施加表面张力、蒸发反作用力和激光热源；（4）利用菲涅尔吸收定律来计算匙孔壁上的功率密度大小，从而计算出能量利用率。本发明技术方案可以迅速并且直观地计算出激光点焊匙孔的动态成形过程中的能量利用率，使得分析人员利用计算机便可获取不同焊接工艺参数下能量利用率，为设计和优化焊接工艺参数提供参考。

主权项

激光深熔点焊的能量利用率数值计算方法，其特征在于，利用FLUENT平台，通过对激光深熔点焊成形过程中的动量、能量方程设置源项，以计算匙孔成形过程中的激光束的能量吸收率，具体步骤如下:(1)利用相关前处理软件，对计算域建模并划分四面体网格，设置压力入口、压力出口和流体域;(2)设定瞬态计算，设定参考压力、Y向受重力作用;(3)打开VOF模型和凝固融化模型;(4)定义材料属性，其中工件密度选择boussinesq假设;(5)设定空气为主相，工件为第二相;(6)根据流场的流型选择层流模型;建立包含质量、动量和能量守恒的偏微分控制方程组；(7)加入表面张力和质量转移项;(8)利用UDF计算激光束在匙孔内部传播路径以及匙孔壁的法向;(9)在相界面加入激光热源、蒸发反作用力、对流和辐射;利用FLUENT软件对流场计算域内的代数万程组反复进行迭代计算，直至满足所设定的迭代精度为止，完成激光深熔点焊匙孔动态成形数值模拟。