Тепломассоперенос в приповерхностном слое металла при лазерной обработке элементов тепломеханического оборудования ТЭС

• Автор: Нагорнова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.14.14, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ МЕТАЛЛА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ.

1.1 Экспериментальное исследование влияния лазерного воздействия на материалы

1.2 Аналитические и численные решения задач тепломассопереноса в приповерхностном слое металла при воздействии лазерного излучения.
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ МЕТАЛА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ И МЕТОД ЕЕ РЕШЕНИЯ

2.1 Физическая постановка задачи

2.2 Математическая постановка задачи тепломассопереноса в рамках одномерной модели

2.3 Метод решения.

2.4 Постановка задачи теплопереноса в рамках двухмерной модели и метод ее решения.

2.5 Тестирование математических моделей и метода решения

3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА И ДИФФУЗИИ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ МЕТАЛЛА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
3.1 Одномерная нестационарная задача теплопереноса и диффузии при лазерном упрочнении металла в системе газовая среда металл
3.2 Двухмерная нестационарная нелинейная задача тепломассопереноса при нагреве поверхности металла движущимся лазерным лучом
3.3 Двухмерная нестационарная нелинейная математическая модель процессов тепломассопереноса с учетом возвратнопоступательного движения лазерного луча.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Целью работы является разработка математической модели процесса тепломассопереноса в приповерхностном слое металла при лазерной обработке элементов тепломеханического оборудования ТЭС с учетом движения источника лазерного излучения. Разработка одномерной нестационарной математической модели теплофизических процессов и диффузии при лазерном упрочнении металла в системе «газовая среда - металл». Разработка одномерной нестационарной математической модели теплофизических процессов и диффузии при лазерном упрочнении металла в системе «газовая среда - металл», учитывающей температурные зависимости теплофизических свойств и коэффициентов диффузии, а также нелинейные факторы в граничных условиях. Разработка двухмерной, нестационарной, нелинейной математической модели процессов тепломассопереноса при нагреве поверхности металла движущимся лазерным лучом. Проведение численных исследований для определения технологических параметров лазерной обработки, при которых возможно формирование концентрационного профиля легирующей компоненты в приповерхностном слое металла, обеспечивающего существенно более высокие прочностные свойства элементов тепломеханического оборудования ТЭС. Научная новизна работы. Впервые решена нелинейная нестационарная задача тепломассопереноса в приповерхностном слое металла при лазерной термохимической обработке в среде легирующего газа в рамках двухмерной модели. Установлен существенно нестационарный и неодномерный характер распространения тепла и массы в системе «газ - металл» при лазерной обработке. Выделены режимы движения лазерного луча по поверхности упрочняемого материала, при реализации которых возможно получение равномерного профиля концентрации легирующей компоненты в приповерхностном слое металла. Практическая ценность. Внесен вклад в развитие представлений о режимах лазерной термохимической обработки металлов. Результаты диссертационной работы являются теоретической основой для определения технологических параметров термохимического упрочнения элементов тепломеханического оборудования ТЭС и позволяют сформулировать рекомендации по характеру движения лазерного луча с целью получения оптимального профиля концентрации легирующей компоненты в металле. Достоверность полученных результатов. Обоснованность и достоверность численных исследований следует из проведенных проверок используемых методов на сходимость и устойчивость решений на множестве сеток, подтверждается сравнением результатов, полученных при решении классической задачи Стефана [] аналитическим путем и с помощью численного моделирования. Одномерную нестационарную математическую модель теплофизических процессов и диффузии при лазерном упрочнении металла в системе «газовая среда - металл». Результаты численного моделирования тепломассопереноса в приповерхностном слое металла при лазерной термохимической обработке, полученные при решении задачи в одномерной постановке. Двухмерную нестационарную нелинейную математическую модель теплофизических процессов и диффузии при нагреве поверхности металла движущимся лазерным лучом. Результаты численного моделирования тепломассопереноса в приповерхностном слое металла при лазерной термохимической обработке, полученные при решении задачи в двухмерной постановке. XXVII Сибирском теплофизическом семинаре, посвященном -летию академика С. С. Кутателадзе (Новосибирск, 1 - 5 октября ); Десятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2-3 марта ); Международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии» (Томск, 5- июля ); Девятой всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: Экология, Надежность, Безопасность» (Томск, ); XI международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» (Томск, марта - 2 апреля ); XII международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» (Томск, марта - 2 апреля ); Международном симпозиуме «Передовые технические системы и технологии» (Севастополь, 9- сентября ); IV Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, - октября ). Публикации.