FLUENT精典案例#362-搅拌摩擦焊仿真

如下图所示的两块矩形薄板（铝合金的板料），在下板上均匀铺满直径为45μm的氢化钛颗粒和直径为1μm的氧化铝颗粒，将上板叠放至下板上方盖好后，将搅拌头移至上板中线处，再将搅拌头压入板料之中，保温后，以焊速一定的焊速和转速进行焊接（参照下左图）。

焊头模型如下，矩形板略。

焊头上有螺旋形槽口，螺旋线方程：

x = (1.8 0.7*t) * cos (3* t * 360 )

y = (1.8 0.7*t)  * sin (3* t * 360 )

z = 2.85*t - 2.85

按照焊接的实施方式，建模时将两块矩形板制作为如下图紫色长方体，焊头装配时将焊针压入矩形板内。

流场域处理时，须在矩形板中除去焊头所占体积。并抽取焊头附近区域为单独的流场域，焊头附近区域外部为另一个流场域。

本例使用AM制作非结构网格。实际上比较理想的方式也可以对焊头外区域制作结构网格，焊头附近区域使用非结构网格。

对焊头附近区域使用BOI方式加密。

水平截面速度分布

水平截面温度分布

竖直截面温度分布

竖直截面速度分布

简单来个流场三维图

放大一下

下图是很久以前做的另一个搅拌摩擦焊案例。