2. Описание модели процесса. Содержание файла исходных данных TEST.DAT. Содержание файла теплофизических характеристик TEST.XAP

2. Описание модели процесса

 

Математическая модель описывает стационарное трехмерное температурное поле в параллелепипеидальной окрестности движущегося поверхностного нормально распределенного теплового источника (рис. 12) и выражается следующими уравнениями:

 

(5)

 

где r – плотность обрабатываемого материала; С_р – функция удельной теплоемкости в зависимости от температуры; V – скорость движения источника; λ – функция коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры; b – коэффициент теплоотдачи на боковой и нижней границах расчетной области; Т₀ – начальная температура детали; q₀ – плотность теплового потока в центре пятна нагрева; k – коэффициент сосредоточенности источника; r – радиус пятна нагрева.

L 3х

Z

r  V

L2

X3

X2

Модель учитывает нелинейности I рода (зависимость теплофизических характеристик обрабатываемого материала от температуры). Нелинейности III рода (задачи Стефана), а именно, отсутствие жидкой фазы (исключение из расчетов скрытой теплоты фазовых переходов) и пренебрежение скрытой теплотой полиморфных превращений (в виду малой ее величины), не учитываются.

L1

X1

В течение выполнения расчета на экран дисплея на каждом шаге итерационного процесса выводится контрольная информация: величина Е характеризует скорость изменения температурного поля в «алгоритмическом времени», а величина В – относительную (нормированную к количеству подводимой тепловой энергии) точность выполнения интегрального теплового баланса. Значения Е и В должны неуклонно уменьшаться от шага к шагу (некоторое отклонение от монотонности возможно и допустимо лишь на нескольких первых шагах расчета нового варианта). Параметр, регулирующий сходимость итерационного метода отыскания решения, – шаг установления. При его значении, превышающем некоторую критическую величину (для каждого варианта задачи – свою), значения Е и В могут беспорядочно изменяться либо возрастать от шага к шагу. В этом случае следует уменьшить величину данного параметра.

По исчерпании заданного количества шагов либо по достижении заданной точности модуль LU. EXE завершает свою работу. Полученные результаты расчета помещаются в файл TEST. REZ. Если в файле TEST. REZ появляется сообщение «Требуемая точность недостигнута», то необходимо увеличить количество шагов установления в файле «TEST. DAT».

Входные данные модели (рис. 13) содержатся в двух файлах «TEST. DAT» и «TEST. XAP».

Рис. 13. Входные параметры тепловой модели

Содержание файла исходных данных TEST. DAT

 

 7 5 20 Размер расчетной области (мм).

11 11 11 Размеpность задачи (не более 30 по кажд.

     коорд. ).

6. 0  Диаметр луча (мм).

7    Положение оси луча (мм).

3. 0  Cкорость перемещения луча (см/с).

5000 Плотность теплового потока (Вт/см**2).

20   Температура детали (град C).

100  Коэффициент теплоотдачи (Вт/м**2/К).

0. 10 *Относительное количество внутренних итераций

10   Количество шагов установления.

0. 10 Шаг установления (с).

Содержание файла теплофизических характеристик TEST. XAP

 

            Размерность таблицы.

Т(град C) Ro(кг/м**3) Cp(Дж/(кг*К)) La(Вт/(м*К))

100    7800        333     25

200    7800        333     25

 

Результаты вычислений (рис. 14) записываются в файл «TEST. REZ»:

Рис. 14. Выходные параметры тепловой модели

 

Содержание Файла результатов расчета TEST. rez 

Эффективная мощность:   986. 3 Вт

Коэффициент сосредоточенности: 9. 9 1/см**2

Абсолютное время (с):

0. 000 0. 100 0. 200 0. 300 0. 400 0. 500 0. 600 0. 700 0. 800 0. 900 1. 000

Поле температуры (°C):

x1= 0. 000 мм

20 119 432 917 1150 979 720 556 460 400 365

20 85 277 579 786 774 649 532 450 393 360

20 63 184 378 542 590 548 480 421 376 347

20 48 126 254 378 443 446 417 381 350 329

20 39 89 175 268 332 357 353 338 319 306

20 33 66 124 193 250 284 296 295 288 282

20 29 51 92 143 192 227 248 257 260 259

20 26 42 71 110 151 186 211 227 236 240

20 24 36 58 89 124 158 185 204 218 224

20 23 33 51 78 109 141 169 191 206 215

Поле скоростей нагрева\охлажднения (°С /с):

x1=  0. 000 мм

1651 6530 11655 6330 -3641 -5803 -3694 -2168 -1446 -967

 722 2900 5772 5092 1038 -1648 -2027 -1626 -1226 -859

 317 1297 2822 3264 1944 324 -542 -778 -752 -594

 140 584 1367 1896 1644 919 267 -112 -279 -292

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: