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龍圖騰網恭喜昆明理工大學申請的專利一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115828697B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-13發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211626657.X，技術領域涉及：G06F30/23；該發明授權一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法是由李向明;呂高林;翁兆志設計研發完成，并于2022-12-17向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法在說明書摘要公布了：本發明公開一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法，屬于金屬鑄錠凝固過程模擬領域。本發明所述方法基于有限元數值模擬軟件，建立了電子束冷床爐熔煉EBCHM的數值模型，利用CFD計算流體動力學模型實現了電子束冷爐床熔煉的流場的模擬，建立融化凝固模型，用高斯熱源近似模擬電子束，通過C語言結合Fluent特定的宏編寫UDF自定義函數，將UDF加載到熔池上表面上運行，通過UDF改變高斯熱源的各項工藝參數，最終用fluent計算獲得隨著電子束掃描上表面的溫度變化，進而對數據處理、分析即可得到電子束掃描對凝固的影響規律。本發明所述方法對電子束冷爐床熔煉使用時電子束如何如調整工藝參數有著十分重要的指導意義。

本發明授權一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法在權利要求書中公布了：1.一種電子束冷爐床熔煉過程中電子束對鑄錠凝固影響數值模擬方法，其特征在于，具體包括以下步驟：1模型參數確定：根據電子束冷爐床熔煉實際生產過程，收集結晶器尺寸參數和生產工藝參數；2幾何模型創建：根據步驟1收集的結晶器尺寸參數和工藝參數建立幾何模型，為所建立模型定義單元類型和賦予材料物理性能參數并劃分網格；3建立湍流模型：使用k-e模型計算出結晶器中流體域的流場分布；4建立融化凝固模型：使用SolidificationandMelting模型計算的得到連鑄凝固時的熔池形貌；5用高斯熱源近似模擬電子束，通過C語言結合Fluent特定的宏編寫自定義函數，將自定義函數加載到熔池上表面上運行，通過自定義函數改變高斯熱源的各項工藝參數，最終用fluent計算獲得隨著電子束掃描上表面的溫度變化，通過后處理軟件Tecplot分析各工藝參數對上表面的影響；步驟3的具體過程為：采用歐拉法建立湍流模型，結晶器中金屬的流動可以通過質量、動量和能量的平衡來表征，這種平衡用質量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程進行描述：①質量守恒方程： 其中表示單元速度；ρ為密度；②動量守恒方程： 其中表示熱-溶質浮力；是應力張量；p表示靜壓；是重力加速度，表示糊狀區域中的動量下沉；分別是x，y，z三個坐標軸的單位矢量； 其中BT是熱膨脹系數，T表示溫度，Tliq表示液相溫度，Cc,i是膨脹系數，Yi,1iq表示液相中溶質元素i的局部平均濃度，Y0表示初始溶質i的質量分數，以及表示糊狀區域中的動量下沉，其具有以下形式： 其中，Amushy是糊狀區常數，β是液相體積分數，并且表示連鑄速度，表示單元速度；③能量守恒方程： 其中，代表熱傳導的能量；H代表焓，h代表顯焓，ΔH代表潛熱，ΔHf代表純溶劑熔化熱，Cp表示比熱，href表示參考焓，Tref表示參考溫度；k表示熱導率，表示源項；引入湍流動能K和湍流能量耗散率ε用數學方程約束并改善模型用于預測中等強度的旋流；④湍流動能K由下式給出： ⑤湍流能量耗散率ε由下式給出： 其中，uj是坐標j方向的瞬時速度分量；xj表示坐標j方向上的坐標值分量；μ表示金屬液動力粘度系數，μt是湍流粘度；GK平均速度梯度引起的湍流動能；Gb是由于浮力引起的湍流動能；YM是可壓縮湍流中脈動擴張的貢獻；SK和Sε是源項；σK和σε是湍流普朗特數；Sij是平均應變率；v是速度；湍流模型常數為：C1ε＝1.44，C2＝1.9，σK＝1.0，σε＝1.2；對于流動速度與重力方向相同的流動C3ε＝1，對于流動方向與重力方向垂直的流動C3ε＝0；對①～⑤方程求解，可以得出結晶器中任意時刻的流體域各單元流體的速度、壓力、溫度、湍流動能、湍流能量耗散率，通過流體仿真軟件fluent計算得到整個流體域的流場分布。

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