上海交通大学王安琪获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115688630B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211407031.X,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法是由王安琪;柴泽;陈小奇;彭博;徐璐铭设计研发完成,并于2022-11-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法,利用Comsol仿真软件建立超声振动辅助定向能量沉积的物理模型,进行热场、流场以及固液相变多物理场耦合,并在模型中引入马尔戈尼效应,以此模拟熔池温度场和流场的分布情况。本发明利用Comsol仿真软件建立超声振动辅助定向能量沉积的物理模型进行多物理场耦合,解决了超声振动辅助定向能量沉积过程中温度场和流场难以预测的问题;本发明基于Comsol软件,通过在熔体底部施加超声振动,进行热场、流场以及固液相变多物理场耦合,并在模型中引入马尔戈尼效应,实现了预测模型的准确性和全面性,解决了现有预测模型未考虑熔体流动、金属固液相变和超声振动施加边界条件不正确等问题。
本发明授权基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于COMSOL的超声辅助激光打印的温度场和流场分布预测方法,其特征在于,所述预测方法为:利用Comsol仿真软件建立超声振动辅助定向能量沉积的物理模型,进行热场、流场以及固液相变多物理场耦合,并在模型中引入马尔戈尼效应,以此模拟熔池温度场和流场的分布情况;所述预测方法具体包括以下步骤: S1:在COMSOL中新建二维传热、流体流动的多物理耦合场模型; S2:构建几何物理模型; S3:设置材料物理参数; S4:设置模型初始和边界条件; 所述S4包括以下步骤: S41:在Comsol仿真软件中选择″流体传热″,设置环境初始温度为298.15K;然后在″定义″处定义高斯热源函数,从而建立高斯热源,施加到几何物理模型的上表面;高斯热源的热流密度公式如下: 其中:Q为激光热源输入功率,rl为光斑半径,η为材料表面对激光的有效吸吸收率; 几何物理模型的表面会与环境进行热交换,产生热辐射;定义热辐射的热流密度函数,施加在模型表面;上表面其他区域的热流密度公式和其他表面的热流密度公式如下所示: 其中,h为表面换热系数,σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数,e为材料表面总辐射系数,T0为环境温度; S42:设置流场中的边界条件,流场中流体受到重力和浮力的作用;选择″层流″在″层流″的″重力″选项中设置y方向的重力加速度为-g_const,同时在″定义″中定义浮力的函数,施加于流体中,浮力的函数公式如下: FB=ρ0gαpT-T0 其中:ρ0为初始密度,αp为体积膨胀系数,T0为环境温度; S43:超声振动从底部将超声波传递到熔池中,通过施加动态边界条件将超声振动以高频振动函数的方法施加到几何模型底部;在″定义″中定义超声振动对系统产生的压力函数p,并施加于基板底面,其公式如下: p=2πfρ1cAcos2πft 其中:f为超声波频率,ρ1为基板密度,c为超声波在基板中的传播速度,A为超声波振幅; S5:设置多物理场耦合; S6:划分网格; S7:计算分析。
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