Using of Smoothed Particle Hydrodynamics Method for Constructing a Mathematical Model of Electron-Beam Surfacing Process

Abstract

The urgency of the development of mathematical modeling tools that allow calculating the shape of free surface of the melt during the analysis of surfacing processes, introduced in additive production, is shown. A mathematical formulation of the problem is presented, which corresponds to Lagrangian description of liquid medium. It includes equation of motion and energy equation. A numerical algorithm for solving this problem is described, based on Smoothed Particle Hydrodynamics method, and the corresponding equations are given. The analysis of the results of solution of test problems is carried out and comparison of experimental results of the process with well-known data and physical representations is given. The conclusion is made about the possibility of applying this modeling method for development of additive production and creation of automatic control systems for the processes of shaping.

Modelling the effect of vibrations on the surface tension of a liquid droplet using meshless methods

“…При пиковой скорости колебаний величиной 2,0 м/с наблюдается снижение коэффициента поверхностного натяжения на 30 %. Снижение коэффициента поверхностного натяжения должно облегчить реализацию непрерывного стекания металла с проволоки [22], что может положительно сказаться на формировании металла при проволочной наплавке, а также позволит дополнительно управлять формой наплавляемых валиков. Верифицированная математическая модель позволяет исследовать влияние вибрационных воздействий на коэффициент поверхностного натяжения для большинства жидкостей, в том числе и для жидких металлов.…”

“…Ранее авторами работы были проведены численные исследования процесса проволочной наплавки с применением метода конечных объемов с учетом силы поверхностного натяжения, силы Марангони, давления паров, и др. [22]. Были сформулированы условия, при которых наблюдается непрерывный перенос металла.…”

Simulation of the multi-beam electron-beam wire-feed additive manufacturing process in a vacuum

“…Recently, researchers have been more likely to use meshless approaches to solve these problems, such as a smoothed particle hydrodynamics method (SPH). However, these studies aim to study the selective laser sintering process or do not consider surface effects or solve the problem in a 2D formulation [9][10][11].…”