数学模型,即式(2)、(3)和(5)以及相应的边界条件,其数值解采用 COMSOL Multiphysics 4. 3 专业码求得。硬耦合公式采用二阶有限元法求解。计算时,对诸多数学指示器进行了仔细地监控,例如取决于离散网密度和人为边界位置的计算结果(3 位**数)的收敛、时间积分的稳定性等。计算所选定实例的一个变量,一台顶级计算机运行了4 ~5 h。
4 实例
首先对 sn12040 钢表面进行激光加热,以了解加热温度随时间的变化情况。这时激光器是不移动的。将得到的结果与合作者 MATEX PM(Pilsen)公司测得的试验数据进行比较。 静态激光束加热(无感应器)
板状工件 x 向的尺寸为 43 mm,y 向为 21 mm,z向为 102 mm。二极管激光器的*大输出功率 Pmax= 3. 5 kW效率为 35%。为了进行比较,采用了同等效率的稳态功率 1. 925 kW,这是常用的淬火功率值。激光束的宽度为 5 mm。加热时间为 3 s,随后激光器断开。 被加热的平板为捷克产 sn12040 钢(相当于我国的 35 钢),该钢的临界点 Ac3= 755 ℃ 。*终 agen= 10 Wm- 2K- 1。加热过程中加热点的温度应超过 1200 ℃,但不得高于 1400 ℃。
计算围绕 COMSOL4. 3 代码进行,并以许多内定的特殊步骤和文字材料进行补充。加热点温度随时间的变化与实测数据**相符。加热过程开始时有一定的差异,其原因为高温计只能**测定约 800 ℃以上的温度。
sn12040 钢的电导率随温度的变化
(carbon steel SN12040)
sn12040 钢的热导率随温度的变化
(carbon steel SN12040)
sn12040 钢的热容量随温度的变化
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