李岩
- 作品数：7 被引量：18H指数：3
- 供职机构：北京科技大学能源与环境工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺动力工程及工程热物理更多>>
- 等离子弧焊接熔池演变过程的模拟和验证被引量：5
- 2012年
- 本文建立了描述等离子弧焊接熔池相变传热与流动的三维数理模型,考虑表面张力、电磁力和浮升力的作用,并针对等离子弧焊接特点,改进组合式体积热源模型,上部采用双椭球热源,下部采用圆锥体热源。重点分析了焊接熔池形状和温度场的演变过程,熔合线的模拟形状与实验焊缝吻合,较好地呈现了焊缝的凸起和熔池宽度,验证了数学模型和热源模型的正确性。本文还进一步开展了焊接功率和焊接速度的影响分析。研究结果表明,流动对焊缝形状的影响不容忽略,而表面张力在三个流动驱动力中占主导地位;焊接功率越大,焊接速度越小,越有利于焊件焊透,数值模拟得到优化的焊接功率和速度有益于实际焊接生产质量及效率。
- 李岩冯妍卉张欣欣武传松
- 关键词：等离子弧热源模型熔池
- 考虑小孔演变的等离子弧焊接动态热源模型及验证被引量：8
- 2013年
- 建立了等离子弧焊接熔池传热、流动和相变的三维数学模型,基于小孔动态演变过程与热源模型的相互耦合作用,研究了焊接熔池内传热和流动的发展过程.开发出随小孔深度动态变化的体积热源模型,上部采用Gauss平面热源,下部采用耦合小孔增长的动态锥体热源.应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔的形状尺寸,并将小孔深度作为热源高度参数调控热源分布,从而实现热源模型与小孔变化的动态耦合,获得等离子弧焊接熔池温度场、流场和小孔的动态演变规律.进行了等离子弧焊接的实验测试,验证了焊件横断面熔池形状尺寸和底部小孔的穿孔形状尺寸.
- 李岩冯妍卉张欣欣武传松
- 关键词：等离子弧焊接传热
- 等离子弧焊接穿孔与传热、流动的耦合过程
- 等离子弧焊接过程中，强烈的电弧压力穿透熔池，形成一个充满高温气体的小孔，极大地增强了沿焊件厚度方向的热量传输和利用。因此，清楚认识该过程中的传热机理极为重要。本文仿照实际的热物理过程，开发出一种新颖的动态热源模型，能量密...
- 李岩冯妍卉张欣欣武传松
- 关键词：等离子弧焊接焊接熔池
- 穿孔等离子弧焊接弧与熔池的耦合模拟及正交分析被引量：5
- 2015年
- 针对穿孔等离子弧焊接工艺,建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型,描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程,通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律.模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好,验证了数学模型的合理性.研究结果表明:W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的;等离子弧在工件上部呈现出"钟形",而在中心轴线处因进入小孔呈细长的"锥形";高速Ar气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低,小孔内出现高压区和Ar气等离子体的返流现象;熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒"喇叭形".进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟.极差分析表明,焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要,即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑,以获得良好的焊缝形状.
- 吴宣楠冯妍卉李岩李亚飞张欣欣武传松
- 关键词：等离子弧熔池正交试验
- 等离子弧焊接熔池演变过程的格子Boltzmann模拟与验证被引量：2
- 2017年
- 本文应用基于分子动理论的格子Boltzmann方法,建立了描述定点等离子弧焊接熔池动态演变过程的二维数理模型,对相变过程的传热与流动现象开展模拟;根据焊接过程能量分布特点改进等离子弧的组合式热源模型,采用total-enthalpy模型求解温度、速度分布及追踪相界面。研究结果表明,模拟的熔合线形状与实验焊缝吻合,格子Boltzmann模拟得到的计算精度及计算效率均优于基于连续流体假设的有限容积法,验证了格子Boltzmann方法用于等离子弧焊接模拟的可行性和优越性;熔池中出现两个方向相反的环流,流动对焊缝形状的作用不容忽略;熔池的流动方式影响了温度场、速度场及二者协同度,直接影响固相线上的热量传递,促进了焊缝中部凸起的形成。
- 蔡峻杰冯妍卉李岩张欣欣武传松
- 关键词：等离子弧焊接熔池格子BOLTZMANN方法
- 等离子弧焊接穿孔、传热与流动的耦合过程被引量：3
- 2014年
- 本文建立了考虑穿孔效应的等离子弧焊接传热与流动的三维数学模型。在该模型中,开发出一种新颖的随小孔连动的热源模型,即能量密度仿照实际的焊接热物理过程随小孔增长而动态变化,有效地表征了热量沿厚度方向传输过程。同时应用体积流函数(VOF)方法追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源分布,实现了穿孔过程与熔池内传热及流动的动态耦合。针对实验工况,数值求解了穿孔焊接过程中动态热量传输和相应的焊接温度场,并考察了小孔界面及其周围熔融金属流动的演变过程;焊接熔池形状尺寸和焊件穿孔时间的计算值与实验数据吻合较好,验证了本文模型的正确性。
- 李岩冯妍卉张欣欣武传松
- 关键词：热源模型熔体流动小孔等离子弧焊接
- 等离子弧移动焊接的热-力耦合穿孔过程
- 2016年
- 等离子弧焊接中,强电弧可以穿透工件,在焊接熔池内形成一个充满高温电弧的小孔,热量由小孔内的电弧直接传输给下部工件,有利于焊接大厚度的工件。针对移动焊接工况开发出一种耦合小孔演变的热源模型。上表面采用双椭圆面热源,有效地表征工件运动引起的热量不均匀分布;下部采用动态增长的椎体热源,热源作用区域随小孔生长而增大。应用流体体积函数法(VOF)追踪小孔界面,将小孔深度作为热源参数调控热源动态增长。数值模拟获得了移动焊接的小孔传热机理和相应的温度场,同时详细考察了小孔界面及熔池内流动的演变过程。通过实验对比焊接熔池的形状尺寸,验证了该模型的正确性。
- 李岩冯妍卉张欣欣武传松
- 关键词：传热小孔气液两相流数值模拟
