Гурин А.М.
Моделирование лазерного поверхностного модифицирования металлов на OpenFOAM
Программный пакет для расчетов в области механики сплошной среды OpenFOAM распространяется в виде открытого исходного кода, что позволяет его модифицировать для решения своих задач, находить и исправлять возникающие ошибки и смотреть реализацию численных методов. По сравнению с закрытыми пакетами Fluent и Comsol, OpenFOAM значительно сложнее в освоении и постановка задач на нем занимает больше времени, но он открывает большую свободу для академических исследований.
В данной работе OpenFOAM применен для моделирования процесса лазерного поверхностного модифицирования в приближении плоской поверхности ванны расплава. Движущийся луч лазера плавит поверхностный слой металла, в расплав добавляются частицы модифицирующего материала и после кристаллизации расплава образуется поверхностный слой с измененными свойствами. Для расчета течения расплава используется солвер для несжимаемой жидкости с энтальпийным методом из статьи C.R. Swaminathan, V.R. Voller. В OpenFOAM добавлены граничные условия Марангони и нагрева поверхности лазером с учетом потерь на испарение. Динамика частиц моделируются независимо по фиксированному полю скоростей в расплаве. Частицы взаимодействуют друг с другом как абсолютно упругие сферы.
Проведены численные расчеты обработки поверхности стали. Получены поля скорости и температуры, а также распределение частиц в ванне расплава и в переплавленном следе.
К списку докладов