收藏本站
《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

粉末导热率的有限差分数值模拟及研究

赵懿臻  张航  鲁中良  李涤尘  
【摘要】:金属粉末的有效导热系数是基础的物理化学数据,在冶金、能源、化工等领域的工业设计中起着重要的作用。在3D打印领域,高温下的粉末导热率是准确构建打印空间温度场分布的重要参数,温度场的构建对于金属3D打印的工艺优化又有着重要的指导意义。然而在现有的技术水平上,粉末在高温下的导热率由于硬件温度条件的限制很难获得。针对这一问题,本文从有限差分数值计算的角度入手,以球形铝粉作为试验用粉开展了相关研究。首先建立基础的物理模型,为了缩小计算量,我们用符合粉床堆积特征的立方体"计算单元"来代替粉床整体的导热率计算。"计算单元"的建立由程序完成,实现在有限空间内,满足堆积密度和粒径分布前提下颗粒的自由排布。之后建立传热模型,粉末中的传热机制非常复杂,包括内部介质及颗粒本身的热传导,颗粒表面的辐射传热,以及颗粒接触区域微小沟壑内部的对流传热,但是颗粒接触区域内部的对流传热非常微弱可以忽略。因此,本模型中我们只考虑辐射传热和热传导。辐射传热可以由Monte Carlo的轨迹模型来计算,热传导分为颗粒和介质本身,颗粒和颗粒,颗粒和介质三种方式。其中,颗粒和介质本身的传热可由基础的能量方程来描述,颗粒与颗粒,颗粒与介质之间的传热则需要考虑界面热阻问题。本文参考Yovanovich等的理论模型将"计算单元"的计算特点与界面热阻的计算模型相结合,建立了相对准确的粉末传热计算模型并且在界面热阻的计算过程中研究了微颗粒表面粗糙度的测量方法。在计算模型建立完成之后,分别设置模型在50、100、150、200℃时的边界条件并进行了计算,并将计算结果与实验结果进行了比较。从结果中发现,计算结果的趋势与实验结果的趋势保持一致,但数值偏小。经初步分析,主要原因是物理模型的建立过程中未考虑重力的影响,导致虽然密度上与实际粉末堆积相一致,但模型颗粒接触区域比实际接触区域要小很多。同时我们也研究了模型剖分单元对于计算结果的影响,结果发现,剖分单元的大小通过对模型堆积密度的影响而决定了最总计算结果的大小,且剖分单元的大小与计算精度程相反的趋势。
【作者单位】:西安交通大学先进制造研究所
【分类号】:TF122

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许士菊;王长华;;梁振动方程的一个稳定的有限差分近似[J];吉林化工学院学报;2007年01期
2 李守巨;柱面波的有限差分解法研究[J];阜新矿业学院学报;1987年02期
3 赵传雪;王丽;吴靖;江伟;;有限差分波动方程基准面校正方法及其在丘陵地区的应用[J];石油物探;2009年05期
4 李必红;双娜;刘庆成;;有限差分算法求解砂岩型铀矿体氡气场分布初探[J];东华理工学院学报;2006年04期
5 武刚;许永忠;杨芝林;陈世仲;赵吉祥;;地质异常体有限差分数值模拟与精度分析[J];能源技术与管理;2011年03期
6 宋维琪;刘仕友;;三维地下埋藏点电流源有限差分正演计算[J];石油物探;2006年03期
7 梁文全;杨长春;王彦飞;刘红伟;;用于声波方程数值模拟的时间-空间域有限差分系数确定新方法[J];地球物理学报;2013年10期
8 王晓飞;刘海涅;;一种利用有限差分来正演模拟声波波形的方法[J];科技风;2012年22期
9 潘威;成景旺;闫立爽;;二维弹性波方程频率空间域有限差分正演研究[J];工程地球物理学报;2013年06期
10 W. A. Schneider;稳健而有效的3D逆风有限差分旅行时计算[J];石油物探译丛;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈勇;韩波;陈小宏;;有限差分注入法在时间推移地震中的应用[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
2 席丰;;爆炸与火载荷作用下钢梁响应的有限差分计算模型[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 唐晖;李小军;;显式积分格式对波动传播规律的影响[A];中国地震学会第11次学术大会论文摘要集[C];2006年
4 林庚浩;马天宝;宁建国;;三维前处理有限差分网格剖分技术的研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
5 徐朝繁;张先康;段永红;;三维射线有限差分混合地震模型及应用研究[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
6 梁文全;杨长春;王彦飞;刘红伟;;用于声波方程数值模拟的时间-空间域有限差分系数确定新方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——油气资源研究室[C];2014年
7 孙林洁;印兴耀;吴国忱;;基于PM_L边界条件的高倍可变网格有限差分数值模拟方法[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
8 田小波;吴庆举;曾融生;;有限差分合成接收函数[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
9 张金海;王卫民;符力耘;姚振兴;;傅立叶有限差分算子和广义屏算子的对比研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
10 苏丽娟;;双边空间分数阶对流—扩散方程的一种有限差分解法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 江苏省连云港市新浦中学 王鹏;谈课堂教学中构建物理模型的途径[N];学知报;2011年
2 江苏省如皋中学 张淑蓉;浅析物理模型在教学中的运用[N];成才导报.教育周刊;2008年
3 临猗三中 林稳心;物理模型教学与创新能力的培养[N];学知报;2011年
4 高平;内蒙古240万元重奖科教专家[N];光明日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吕桂霞;抛物方程有限差分并行算法理论[D];吉林大学;2004年
2 胡平;探地雷达数值模拟技术的应用研究[D];中国地质大学(北京);2005年
3 袁方洋;纳米颗粒两相流中颗粒动力学演变及对流传热和阻力特牲的研究[D];浙江大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘埕伊;基于树图法和有限差分法的多叉树美式期权定价模型研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
2 朱强;内部复杂速度界面处理对有限差分地震波模拟准确性影响研究[D];中国科学技术大学;2017年
3 李芳;2.5-D声波方程高阶有限差分数值分析[D];吉林大学;2007年
4 王丽丽;结构网格虚拟单元浸入边界有限差分基本无振荡格式[D];南京航空航天大学;2012年
5 孙旭;对比源方法在时间推移地震中的应用[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 王红;变网格步长声波方程有限差分数值模拟[D];中南大学;2013年
7 邓建兵;固体材料导热率测量标准装置的研究[D];华中科技大学;2006年
8 杨莹;二维地震波场有限差分法数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2009年
9 赫英红;带有阻尼项的波动方程有限差分解的长时间行为[D];黑龙江大学;2012年
10 田多勤;一维耗散的Schr(o|¨)dinger方程有限差分解的长时间行为[D];黑龙江大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026