Аннотация:
Рассматривается трехмерный конвективный тепломассоперенос в ванне расплава металла под действием движущегося лазерного
источника тепла. В основу математической модели с лагранжевым описанием положены уравнения Навье – Стокса,
неразрывности и энергии с учетом диффузионных, конвективных и радиационных тепловых потерь. Зависящие от температуры
поверхностные эффекты учитываются с использованием поверхностного натяжения (сил Марангони) при динамическом контактном
угле на движущейся линии трехфазного контакта. Численное решение задачи производится методом конечных элементов с
дивергентно устойчивой аппроксимацией основных переменных. Интегрирование кинематических и динамических условий на
свободной поверхности производится по схеме Ньюмарка – Бассака. Производится верификация и валидация
предложенного численного алгоритма. Показано влияние определяющих параметров процесса (мощности и скорости сканирования
лазера) на геометрические размеры ванны с расплавом.
Ключевые слова:лазерный источник энергии, свободная поверхность, поверхностное натяжение, конвективный тепломассоперенос, метод конечных элементов, фазовый переход.