Моделювання руху рідкого металу в зварювальній ванні

С.П. Іглін, канд. техн. наук, В.В. Дмитрик, д-р техн. наук
Національний технічний університет «ХПІ»
(Україна, 61000, Харків, вул. Кирпичова, 2, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.);
В.Ю. Скульський, д-р техн. наук, 
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
(Україна, 03680, Київ, вул. Казимира Малевича, 11, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

Èlektron. model. 2019, 42(1):51-73
https://doi.org/10.15407/emodel.42.01.051

АНОТАЦІЯ

У тривимірній постановці розвʼязано задачу про рух розплавленого металу у зварю­вальній ванні в процесі електродугової зварки. Досліджено швидкості потоків рідкого металу в розплаві ванни. Використано тетраедральні кінцеві елементи. Дискретизацію рівнянь Навʼє—Стокса за координатами в просторі проведено за схемою Гальоркіна з аналітич­ним інтегруванням за обʼємом елемента. Для розвʼязання нестаціонарної задачі викорис­тано зворотну схему Ейлера. Наведено чисельні результати.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

розплав, зварювальна ванна, рівняння Навʼє—Стокса, метод кінце­вих елементів, схема Гальоркіна, тривимірна задача.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Дмитрик В.В., Шевченко В.В. К эффективности использования тепла расплава ванны // Автоматическая сварка, 2001. № 4, с. 25—27.
  2. Акулов А.И., Дмитрик В.В., Бабушкина В.А. Способ определения направления движения потоков жидкого металла из головной в хвостовую часть сварочной ванны. А.с. СССР №1776524.В23К31.12. Бюл. № 43.Опубл. 23.11.1992.
  3. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975, 544 с.
  4. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Ленинград: Судостроение, 1974, 344 с.
  5. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979, 392 с.
  6. Donea J., Huerta A. Finite Element Methods for Flow Problems. NY: Wiley, 2003, 362 p.
  7. Jaijan W. Solution to Incompressible NavierʼStokes Equations by Using Finite Element Method. Arlington: The University of Texas, 2010, 124 p.
  8. Reusken A. Numerical Methods for the Navier—Stokes Equations. Aachen: RWTH, 2012, 62 p.
  9. Волков П.К., Переверзев А.В. Метод конечных элементов для решения краевых задач регуляризованных уравнений несжимаемой жидкости в переменных «скорость-давление» // Математическое моделирование, 2003, 15, № 3, с. 15—28.
  10. Гобыш А.В. Трёхмерные конечноэлементные аппроксимации уравнений Навье—Стокса, Стокса, Эйлера // Сб. науч. трудов НГТУ, 2006, № 1 (43), с. 55—
  11. Дмитрик В.В., Калиниченко В.И. Численное решение краевых задач электродуговой сварки на основе схемы Галеркина // Доп. НАУ, 2002, № 5, с. 59—64.
  12. Baker A. A Finite Element Solution Algorithm for the Navier—Stokes Equations. Washing­ton, DC.: NASA, 1974, 78 p.
  13. Pironneau O. Finite Element Methods for Fluids. Paris: Wiley, 1989, 176 p.
  14. Іглін С.П. Оптимізація форми елементів конструкцій. Харків: НТУ «ХПІ», 2009, 240 с.
  15. FreeCAD — Your Own 3D Parametric Modeler. https://www.freecadweb.org/.
  16. Partial Differential Equation Toolbox Userʼs Guide. The MathWorks, Inc. 1995—2018, 1796 p.
  17. Computational fluid dynamics & heat transfer solver for MATLAB. https:// quickersim.com/.

ІГЛІН Сергій Петрович, канд. техн. наук, доцент, професор кафедри прикладної ма­тематики Національного технічного університету України ТУ «Харківський політех­нічний інститут». У 1976 р. закінчив Харківський політехнічний інститут. Область наукових досліджень — оптимізація, чисельні методи, теплофізичні процеси, статис­тика, теорія графів.

ДМИТРИК Віталій Володимирович, д-р техн. наук, професор, зав. кафедрою зварювання Національного технічного університету України ТУ «Харківський політехнічний інсти­тут». У 1974 р. закінчив Український заочний політехнічний інститут. Область наукових досліджень — теплові та фізико-хімічні процеси, у металі зварювальних зʼєднань.

СКУЛЬСЬКИЙ Валентин Юрійович, д-р техн. наук, пров. наук. співроб. Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України. У 1979 р. закінчив Київський полі­технічний інститут. Область наукових досліджень — дослідження структури, влас­тивостей енергомашинобудівних сталей і їх зварних зʼєднань, розробка технологічних процесів зварювання виробів для енергетичної галузі.

Повний текст: PDF