文档名：电弧增材制造传热传质数值模拟技术综述
摘要：电弧增材制造过程涉及丝材的送入和熔化,熔融金属向熔池的过渡,熔池中液态金属的对流、凝固和成形.缺陷的形成与电弧增材制造过程中发生的复杂多物理场现象密切相关.因此,需要借助高保真数值模拟技术来深入理解这些物理现象,并将其作为优化工艺条件、制造高质量产品的理论依据.本文综述了电弧增材制造传热传质数值模拟涉及的关键技术,并对未来研究方向进行了展望:首先,介绍了几种典型的热源模型,鉴于电弧增材制造过程中熔池的形成与演变是多种驱动力共同作用的结果,分析了浮力、电磁力、表面张力、电弧压力、电弧剪应力模型对流体流动和熔池表面变形的影响;然后,总结了三种金属过渡模型,包括速度入口填充液态金属、指定位置添加球状质量源项以及直接建立固态金属焊丝;最后,介绍了常用的气液界面跟踪方法.
Abstract：Thewirearcadditivemanufacturing(WAAM)processinvolvesthefeedingandmeltingofwire,thetransitionofmetaltoamoltenpool,theconvectionofliquidmetalwithinthepool,andsolidification.Defectsmayariseduetothecomplex,multi-physicsnatureoftheprocess.Therefore,itisnecessarytocomprehendthesephysicalphenomenathroughhigh-fidelitynumericalsimulationstoestablishatheoreticalfoundationforoptimizingprocessconditionsandproducinghigh-qualityproducts.ThispaperprovidesacomprehensivereviewofthekeytechnologiesinvolvedinthenumericalmodelingofheatandmasstransferwithinWAAMandoffersanoutlookonpotentialfutureresearchdirections.First,anoverviewofvariousheatsourcemodelsispresented.GiventhattheformationandevolutionofthemoltenpoolintheWAAMisinfluencedbymultipledrivingforces,ananalysisofbuoyancy,electromagneticforce,surfacetension,arcpressure,andarcshearstressisconducted.Theimpactofthesemodelsonfluidflowandsurfacedeformationofthemoltenpoolisevaluated.Subsequently,threemetaltransitionmodelsaresummarized,includingutilizingavelocityinletfilledwithliquidmetal,incorporatingasphericalmasssourcetermatadesignatedposition,andestablishingasolidmetalweldingwiredirectly.Finally,thecommonlyemployedgas-liquidinterfacetrackingmethodisintroduced.
作者：郭鑫鑫 魏正英 张永恒 张帅锋 Author：GUOXinxin WEIZhengying ZHANGYongheng ZHANGShuaifeng
作者单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室,西安710049西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室,西安710049;中国船舶集团有限公司第七二五研究所,河南洛阳471039
刊名：材料导报 ISTICEIPKU
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(9)
分类号：TG444
关键词：电弧增材制造 传热传质 数值模拟 熔池行为
Keywords：wirearcadditivemanufacturing heatandmasstransfer numericalsimulation moltenpoolbehavior
机标分类号：TG444TP391TQ02
在线出版日期：2024年6月28日
基金项目：电弧增材制造传热传质数值模拟技术综述[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(9)郭鑫鑫 魏正英 张永恒 张帅锋电弧增材制造过程涉及丝材的送入和熔化,熔融金属向熔池的过渡,熔池中液态金属的对流、凝固和成形.缺陷的形成与电弧增材制造过程中发生的复杂多物理场现象密切相关.因此,需要借助高保真数值模拟技术来深入理解这些物理现...参考文献和引证文献
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