شبیه سازی انتقال حرارت و جریان سیال در حوضچه جوش با استفاده از مش بهینه

پارامترهایی همچون نرخ سرد شدن بر ریز ساختار و خواص مکانیکی ناحیه جوش تاثیر می گذارد، بررسی انتقال حرارت و جریان سیال از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. هدف این پژوهش شبیه سازی انتقال حرارت و جریان سیال حوضچه در جوشکاری های ذوبی به روش مش بهینه می باشد. بدین منظور ارزیابی دما و سرعت حین جوشکاری به وسیله مدل سه بعدی سیال مورد مطالعه می گیرد. در این مدل معادلات بقای جرم، سرعت و انرژی را با روش حجم محدود حل و از روش مش بهینه برای افزایش دقت حل متغییرها و کاهش هزینه الگوریتمی استفاده می شود. روش مش بهینه یک جعبه از مش های متراکم در نزدیکی قوس جوشکاری ایجاد می کند. در این پژوهش نیروهای شناوری و مارانگونی برای جریان یافتن مذاب در حوضچه در نظر گرفته شده است. حالت آشفته توسط مدل k-? اعمال و پارامترهای آشفتگی محاسبه گردید. فرآیند شبیه سازی با نتایج تجربی حاصل از جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی با گاز محافظ بر روی 8 نمونه آلومینیوم خالص تجاری با سرعت و جریان جوشکاری مختلف مقایسه گردید. بررسی نتایج نشان می دهد که، مش بهینه سبب افزایش دقت حل شبیه سازی می شود و به ویژه باعث می شود که حل بهتر و دقیق تری از میدان جریان به دست آید. افزایش سرعت و یا کاهش جریان جوشکاری باعث کاهش دمای بیشینه و سرعت بیشینه می شود. دلیل این امر کاهش انرژی حرارتی ورودی با افزایش سرعت و یا کاهش جریان جوشکاری است.