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龍圖騰網(wǎng)恭喜上海交通大學(xué)申請(qǐng)的專利一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114021343B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-01發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202111299180.4，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/20；該發(fā)明授權(quán)一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法是由韓靜靜;李軍;李金富設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2021-11-04向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法，可以實(shí)現(xiàn)VAR過(guò)程電弧等離子區(qū)的電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、熔滴的形成過(guò)程的數(shù)值模擬，探究熔煉電壓與金屬熔滴形成速率的關(guān)系，包括以下步驟：1建立計(jì)算電磁場(chǎng)、流體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)數(shù)學(xué)模型；2對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分；3輸入相關(guān)材料屬性；4設(shè)置相關(guān)的邊界條件；5設(shè)置計(jì)算方法，初始化計(jì)算條件；6開(kāi)始迭代計(jì)算，跟蹤整個(gè)計(jì)算域金屬液相的流動(dòng)；7計(jì)算電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、洛倫茲力、焦耳熱等；8計(jì)算所需的質(zhì)量、動(dòng)量、能量傳輸?shù)龋?通過(guò)判斷收斂條件，滿足收斂條件進(jìn)入下一個(gè)時(shí)間步，不滿足收斂條件則進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，直到得到模擬結(jié)果。

本發(fā)明授權(quán)一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種真空自耗電弧熔煉過(guò)程金屬熔滴形成的數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：建立計(jì)算電磁場(chǎng)、流體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)數(shù)學(xué)模型；S2：對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分；S3：輸入等離子體、金屬液的相關(guān)材料屬性；S4：設(shè)置相關(guān)的邊界條件，包括電場(chǎng)的邊界條件、磁場(chǎng)的邊界條件、等離子體與金屬液的對(duì)流換熱系數(shù)、等離子體與坩堝的對(duì)流換熱系數(shù)；S5：設(shè)置計(jì)算方法，初始化計(jì)算條件，包括初始溫度和各相的初始位置及含量；S6：開(kāi)始迭代計(jì)算，跟蹤整個(gè)計(jì)算域金屬液相的流動(dòng)；S7：通過(guò)電磁場(chǎng)的相關(guān)方程，計(jì)算電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、洛倫茲力、焦耳熱；S8：將通過(guò)電磁場(chǎng)相關(guān)方程計(jì)算的電磁力及焦耳熱代入流體動(dòng)力學(xué)相關(guān)方程，計(jì)算質(zhì)量、動(dòng)量和能量傳輸過(guò)程；S9：判斷收斂條件，滿足收斂條件進(jìn)入下一個(gè)時(shí)間步，不滿足收斂條件則進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，直到計(jì)算結(jié)束；所述步驟S1、S7中，根據(jù)以下電磁場(chǎng)控制方程計(jì)算電流密度磁感應(yīng)強(qiáng)度洛倫茲力焦耳熱Q，獲得了電弧等離子區(qū)的溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)分布，電流密度及洛倫茲力的方向和大小與實(shí)際理論相同，并分析了熔煉電壓對(duì)電弧等離子體電磁場(chǎng)及溫度場(chǎng)的影響： 其中：為電勢(shì)，為磁矢，σ為電導(dǎo)率,u0為磁導(dǎo)率；所述步驟S8中，根據(jù)以下的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程計(jì)算等離子體、金屬液的質(zhì)量、動(dòng)量和能量，成功模擬了自耗電極熔化形成熔滴掉入熔池的連續(xù)過(guò)程，分析了熔煉電壓與金屬液滴形成速率的關(guān)系：質(zhì)量守恒方程： 其中：ρq為等離子體密度，ρl為金屬液密度，uq為等離子體速度，為金屬液速度；動(dòng)量守恒方程： 其中：fq為等離子體體積分?jǐn)?shù)，fl為金屬液體積分?jǐn)?shù)，p為壓力，為等離子體的重力，為金屬液的重力，為等離子體的洛倫茲力，為金屬液的洛倫茲力；能量守恒方程： 其中：kq為等離子體的熱導(dǎo)率，kl為金屬液的熱導(dǎo)率，Dq為等離子體的焦耳熱，Ql為液相的焦耳熱；熔滴熔速與焦耳熱的關(guān)系式如下： 其中：為金屬液熔速，ε為電效率，hl為焓。

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