對(duì)流作用下石墨-銅功能梯度材料激光沉積溫度場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、本文以受電弓滑板用石墨-銅功能梯度復(fù)合材料為研究對(duì)象，應(yīng)用 ANSYS/FLOTRAN模塊分析石墨-銅功能梯度復(fù)合材料激光沉積過(guò)程中的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)，研究了對(duì)流和材料梯度結(jié)構(gòu)對(duì)溫度場(chǎng)的影響，建立了溫度場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，并成功實(shí)現(xiàn)了同模塊下溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的兩相場(chǎng)耦合。根據(jù)熱分析理論和流體力學(xué)分析理論確定了激光沉積中的溫度和對(duì)流的邊界條件；熔池中對(duì)流的驅(qū)動(dòng)力；通過(guò)在氣液自由界面施加張力溫度系數(shù)，成功模擬了 Marangoni對(duì)流；根據(jù)統(tǒng)一方程理

2、論，借助“固液同一法”實(shí)現(xiàn)了模擬中固液界面的連續(xù)性移動(dòng)。得到如下結(jié)果：
　　流體從熔池中心向四周流動(dòng)，流速逐漸增大，在熔池邊緣處流速最大，并沿熔池邊緣向熔池底部流動(dòng)，從熔池中心底部向上流動(dòng)從而形成環(huán)流。溫度場(chǎng)分布呈橢圓形，中心溫度高，四周溫度低，且中心溫度梯度大于四周溫度梯度，熔池前方溫度梯度大于熔池后方溫度梯度。
　　隨著沉積層數(shù)的增加，由底層到頂層石墨的含量逐漸增加，呈現(xiàn)梯度分布。在對(duì)流作用下，由底層到頂層的溫度場(chǎng)分布形