桂林电子科技大学 机电工程学院, 桂林 541004
为了研究水辅助激光加工靶材上方水层流动的特性, 采用流体动力学分析软件FLUENT, 对3种不同结构的水辅助激光加工的水流装置进行建模仿真, 分析了靶材上方流体的速度场, 并对结果进行对比分析。结果表明, 由垂直于靶材上方的速度位置图的分析可知, 装置结构的差异使得流场也具有差异性; 靶材上方1cm以内位置, 流体速度平稳, 有利于传输激光, 排出熔渣和放置加工材料。这对选择水辅助激光加工构建控制水层流动的装置提供了理论依据。
激光技术 水辅助激光加工 FLUENT软件 流场速度 流场仿真 laser technique water assisted laser processing FLUENT software speed of flow field simulation of flow field
北京工业大学激光工程研究院,北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心, 北京 100024
针对原curamik微通道热沉因进水通道流量不均而导致散热不均匀的现象，基于FLUENT软件对其进行数值模拟。从内部结构及热沉材料方面提出优化方案，并进一步获得在热沉高度和进出口宽度为固定值的条件下，微通道宽度、间距及通道脊长度3个因素分别对芯片表面温升和压降的影响规律。根据优化的参数，通过选区激光熔化技术制备获得纯镍微通道热沉并进行芯片封装测试。结果显示，微通道热沉散热均匀，热阻为0.39 K/W，压降为140 kPa，能够满足输出功率为80 W的半导体激光器单巴条芯片的散热要求。
激光光学 微通道热沉 FLUENT软件 散热性能 纯镍粉
1 张家界航空工业职业技术学院 航空制造工程系，张家界 427000
2 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082
为了优化激光辅助加热搅拌摩擦焊接工艺、为焊接实验提供理论依据，采用数值模拟的方法，进行了Q235钢激光辅助加热搅拌摩擦焊3维流场模拟仿真。模拟分析了粘塑性材料的流动行为及热量传递过程，获得了被焊材料的流动场及温度场分布。结果表明，在焊接过程中，被焊材料主要是由后退侧向前进侧流动；激光功率为800W、焊接速率为23.5mm/min、转速由750r/min增加至1180r/min的过程中，被焊材料的流动性变好，最高温度升高，但未超过钢的熔点，与实际实验过程中钢未熔化一致。激光作为辅助热源，为焊接过程提供热量输入，可改善焊接材料的流动性。
激光技术 搅拌摩擦焊接 流动场 温度场 FLUENT软件 laser technique friction stir welding flow field temperature distribution FLUENT software
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
2 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
3 中国科学院研究生院， 北京 100049
对内通道中的热晕效应问题，完整求解流场与光场的能量耦合方程是一个非常有意义而又亟待解决的研究课题。借助流体力学模拟软件Fluent，通过解耦求解光传输方程和流体力学方程的方法，建立了较为完整的流场与光场耦合相互作用仿真平台。编写用户自定义函数，完成初始流场参数的读取，并进行光传输计算；将计算得到的光能以能量源项的形式添加到流场能量方程中去；借助现有的流场分析软件Fluent，对流场方程进行求解，并转入下一时间步的计算。对横截面为圆形的直管道结构，理论近似计算得到的结果与数值仿真平台计算得到的结果基本一致。
内通道 热晕效应 仿真平台 Fluent软件
在激光同轴送粉熔覆中,由于激光与粉末流相互作用,粉末流整体温度分布直接影响激光熔覆的质量。基于非预混燃烧模型,将激光相处理为连续性介质,粉末颗粒相看作离散相物质,建立了激光作用下粉末流的质量、动量和能量方程。用Fluent软件进行了不同激光功率和粉末流速度条件下粉末流整体温度场数值模拟,讨论了各种参数对温度场分布的影响。为了验证该模型的准确度,利用CCD比色测温方法测量了粉末流整体温度场分布。结果表明,数值模拟与CCD检测结果具有良好的一致性,数值模拟结果对激光熔覆具有指导意义。
激光熔覆 粉末流 温度场 数值模拟 Fluent软件 CCD 相机 温度测量
