ВВЕДЕНИЕ ....................................................... 11
ГЛАВА I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ...... 15
1.1 Сущность плазменной резки металлов и устройства для
резки ..................................................... 15
1.2 Методы исследования ....................................... 23
1.3 Анализ параметров, определяющих формирование плазменной
дуги ...................................................... 26
1.4 Характер воздействия плазменной дуги на изделие при
резке ..................................................... 32
1.5 Анализ факторов, влияющих на формирование полости реза .... 39
1.6 Инженерные оценки технологических параметров плазменно-
дугового потока при резке ................................. 43
ГЛАВА II МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА НА МЕТАЛЛ ......... 51
2.1 Постановка задачи ......................................... 54
2.2 Методика исследований характеристик дуговых плазмотронов
для резки и процессов теплообмена при воздействии
плазменно-дугового источника на изделие ................... 62
2.3 Математические модели расчета характеристик плазменной
дуги для резки ............................................ 66
2.3.1 Математическое моделирование воздушной дуги для
резки в предположении локального
термодинамического равновесия ...................... 69
2.3.2 Математическое моделирование неравновесной
аргоновой дуги, генерируемой в плазмотронах для
резки металлов ..................................... 71
2.3.3 Граничные условия и методы расчета ................. 73
2.4 Математическая модель конвективного теплообмена
при плазменной резке металлов ............................. 84
2.5 Математическое моделирование движения фронтов плавления
и испарения металла ....................................... 93
2.6. Моделирование термогидродинамических условий
образования реза ......................................... 100
ГЛАВА III ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ПОЛОСТИ
РЕЗА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА С
МЕТАЛЛОМ ............................................ 108
3.1 Подготовка вычислительного эксперимента .................. 108
3.2 Численный анализ характеристик воздушной дуги на основе
равновесной модели ....................................... 112
3.3 Численный анализ характеристик аргоновой дуги для резки
на основе неравновесной модели ........................... 118
3.4 Численный анализ процессов испарения, плавления
металла и течения расплава в полости реза ................ 120
ГЛАВА IV ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ И ПОКРЫТИЙ.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ .......... 128
4.1 Технологические процессы и их особенности ................ 128
4.1.1 Плазменное напыление .............................. 128
4.1.2 Очистка поверхности металлической подложки
от оксидного слоя пятном вакуумной дуги ........... 132
4.1.3 Импульсная обработка .............................. 138
4.1.4 Движущийся линейный тепловой источник конечной
ширины ............................................ 138
4.2 Обзор методов моделирования .............................. 139
4.2.1 Решение задачи теплопередачи и моделирование
фазового перехода ................................. 140
4.2.2 Дискретизация области решения, построение
адаптивных сеток .................................. 142
ГЛАВА V МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА И ФАЗОВЫХ
ПРЕВРАЩЕНИЙ В СОСТАВНЫХ ОБЛАСТЯХ .................... 145
5.1 Математическая модель, формулировка краевой задачи ....... 145
5.2 Учет граничных условий на фронтах плавления и
испарения ................................................ 147
5.3 Дискретизация области решения ............................ 151
5.4 Адаптация сетки .......................................... 155
5.5 Изменение размеров расчетной области ..................... 156
5.6 Выбор шага по времени .................................... 156
5.7 Критерии остановки ....................................... 157
5.8 Общий алгоритм решения задачи ............................ 157
5.9 Тестирование вычислительной схемы ........................ 159
5.9.1 Задача Неймана в двумерной области ................ 159
5.9.2 Задача о промерзании полубесконечного угла ........ 164
5.9.3 Исследование сходимости при измельчении
пространственной сетки и шага по времени .......... 166
ГЛАВА VI ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО
СОПРЯЖЕННОГО ТЕПЛООБМЕНА И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТИ .......... 169
6.1 Обработка двухкомпонентного Ni-Al покрытия, осажденного
с помощью холодного газодинамического напыления .......... 170
6.2 Обработка металлокерамического композита NiCr-TiC ........ 175
6.3 Исследование режимов импульсного воздействия КПЭ при
обработке покрытий ....................................... 191
6.4 Очистка поверхности металлической подложки от оксидного
слоя пятном вакуумной дуги ............................... 196
6.5 Движущийся линейный тепловой источник конечной ширины .... 199
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................... 205
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 207
|
