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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:施宗佑
研究生(外文):Zong-You Shi
論文名稱:入射能量所引致二維熱毛細流場對自由表面變形之影響
論文名稱(外文):The free surface deformation affected by two-dimensional thermocapillary flow irradiated by energy flux
指導教授:魏蓬生
指導教授(外文):Wei, P. S
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:相場法動量方程式能量方程式等位函數熱毛細力二相流質量方程式
外文關鍵詞:Two-phase flowPhase-field methodenergy equationLevel-set equationthermocapillarymomentum equationmass conservation equation
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此研究為針對以集中能量打在金屬上,使得金屬表面受一集中熱源加熱以達到熱熔融狀態之暫態熱流行為。
此流場為二維暫態模型,而利用相場法(Phase-field method)以二相流(Two-phase flow)模擬金屬表面。而在此研究中考量了質量方程式、動量方程式、能量方程式以及等位函數,而不考慮因濃度的擴散造成的影響。最後可以展現出溫度造成熔區流動,溫度變化所產生的熱毛細力去驅動的熔區流動。
This study focuses ontransient heat flow behavior in which centralizing energy on themetal makes metal surface come to aheat molten state with centralized heat source .
This flow field is two-dimensional transient model, using Phase-field method and Two-phase flow to simulatemetal surface. In this study is under considerations of the mass conservation equation, momentum equation, energy equation and the level-set equation, regardless of the impact due to the concentration diffusion. At last it will show the flow of the molten zone caused by temperature, and the flows in molten zone forced by thermocapillary which is caused byvariation of temperature.
頁次
謝誌 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
符號說明 vi
圖目錄 ix
第一章 緒論
1.1 文獻回顧 1
1.2 研究目的 1
1.3 論文簡介 2
1.4相場法(phase-field method) 2
第二章 數學模型之假設與統御方程式
2.1 基本假設與物理模型 4 (2.1-1). 基本假設 4
(2.1-1). 物理模型 5
2.2 數學模型統御方程式 6
(2.2-1). 等位函數 6
(2.2-2). 連續方程式 7
(2.2-3). 動量方程式 8
(2.2-4). 能量方程式 10
2.3模型架構與邊界條件 12
(2.3.1)模型架構 12
(2.3.2)網格設定 13
(2.3.3)邊界條件和初始值的設定 14
第三章 模擬結果與討論
3.1 模擬條件 15
(3.1.1)各種基本性質 15
(3.1.2)基本性質的模擬圖 16
(3.1.3)模擬說明 18
3.2結果討論 31
第四章結論與未來展望
4.1 結論 32
4.2 未來展望 33
参考文獻 34
附件一 36
附件二 37
[1]C.Lampa,A.F.H.Kaplan,J.Powell,and C. Magnusson,1977, “An analytical thermodynamic modle of laser welding“, Journal of Physics D: Applied Physics 30,pp.1293-1299
[2]K. Ishizaki, N. Araki, and H. Murai, 1965, “Penetration in Arc Welding and Convection in Molten Metal”, J. Japan Welding Society, Vol. 34, pp.146-153.
[3]E. Friedman, 1978, “Analysis of Weld Puddle Distortion and Its Effect on Penetration“, J. Welding, Vol.57, pp.161-s-166-s.
[4]C. R. Heiple and J. R. Roper, 1982, “Mechanism for Minor Element Effect on GTA Fusion Zone Geometry”, J. Welding, Vol.61, pp.97-s-102-s
[5]S. Kou and Y. H. Wang, 1986, “Weld pool Convection and Its Effect”, J. Welding, Vol.65, pp.63-s-70-s.
[6]A. Paul and T. Debroy, 1988, “Free Surface Flow and Heat Transfer in Conduction Mode Laser Welding”, Metal. Trans. Vol.19B, pp.851-858.
[7]C. Chan, J. Mazumder and M. M. Chan, 1984, ”A Two-Dimension Transient Modle for Convection in Laser Melted Pool”, Metal. Trans., Vol.15A, pp.2175-2184.
[8]Pengtao Yue and James J. Feng, 2004, “A diffuse-interface method for simulating two-phase flows of complex fluids”, J. Fluid Mech, Vol 515, pp. 293-317
[9]Heike Emmerich,2003,The diffuse interface approach in materials science,Springer-Verlag. New York
[10]Nele Moelans, Bart Blanpain, Patrick Wollants,2008, “An introduction to phase-field modeling of microstructure evolution”,Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 32pp.269-270.
[11]Pengtao Yue and James J. Feng, 2004, “A diffuse-interface method for simulating two-phase flows of complex fluids”, J. Fluid Mech, Vol 515, pp.
[12]F. Kong, H. Zhang and G. Wang, 2008, “Numerical Simulation of Transient Multiphase Field during Hybrid Plasma-Laser Deposition Manufacturing”, J. Heat Transfer, Vol.130, NO.112101, 1-7.
[13]Klaus A. Hoffmann,Steve T. Chiang,Shamoun Siddiqui,Michael Papadakis,1996,“Fundamental Equations of Fluid Mechanics”Comservation of Linear Momentum,14-19
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