GTAW多相流数值模拟的相界面实时标记方法

作     者：韩庆璘 李大用 李鑫磊 张广军 HAN Qinglin;LI Dayong;LI Xinlei;ZHANG Guangjun

作者机构：哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 渤海造船厂集团有限公司葫芦岛125003 

出 版 物：《焊接学报》 (Transactions of The China Welding Institution)

年 卷 期：2021年第42卷第6期

页      面：58-63,I0004页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFB1105800) 广东省重点领域研发计划项目(2018B090906004) 

主　　题：GTAW 熔池流场 相界面 实时标记 

摘      要：在大电流GTAW的非稳态多相流数值模拟中,需要将电弧热与电弧压力加载在金属相与气相之间的动态变化的界面上,以便准确描述电弧与熔池之间的相互作用.因此提出了一种相界面实时标记方法,通过在三维计算域网格数据中遍历搜索相体积分数梯度的最大值,识别出临近相界面的单层网格区域并施加标记,将面热源与表面力除以网格厚度转化为体热源与体积力并加载到标记区域.结果表明,该方法鲁棒性强,对不同幅度凹凸起伏的GTAW相界面均能准确标记,标记时间仅占控制方程迭代时间的7.34%,能够满足实时性要求.利用该方法能够准确模拟电弧压力对熔池的挖掘作用以及电弧热沿工件深度方向的渗透作用,无需采用复合热源模型,即可在计算结果中呈现大电流GTAW的指状熔深特征.