Детальная информация

Данная работа посвящена исследованию теоретических подходов, используемых при описании плазменного факела, образующегося при лазерной и лазерно-дуговой сварке. На основе ряда научных работ был проведён анализ численных и аналитических подходов к описанию плазменного факела. Выяснено, что динамика газовой смеси паров металла и защитного газа описывается системой гидродинамических уравнений: уравнения неразрывности, общего динамического уравнения движения вязкой жидкости, уравнения диффузии и общего уравнения переноса тепла. При этом может использоваться ряд приближений: приближение пограничного слоя, приближение ламинарного течения газа, отсутствие термо- и бародиффузии, осевая симметрия парогазового канала и др. Для описания плазмы использовалось модифицированное кинетическое уравнение для энергетического спектра электронов, которое подразумевает отсутствие локального термодинамического равновесия. Было предложено использовать уравнение Ван-дер-Ваальса в качестве уравнения связи в системе гидродинамических уравнений, записанных в приближении аксиально-пограничного слоя, для получения более точных результатов.

This work is devoted to the study of theoretical approaches used in the description of the plasma plume formed during laser and laser-arc welding. Based on a number of scientific papers, an analysis of numerical and analytical approaches to the description of the plasma plume was carried out. It was found that the dynamics of a gas mixture of metal vapor and shielding gas is described by a system of hydrodynamic equations: the continuity equation, the general dynamic equation of motion of a viscous fluid, the diffusion equation, and the general heat transfer equation. In this case, a number of approximations can be used: the approximation of the boundary layer, the approximation of the laminar gas flow, the absence of thermal and barodiffusion, the axial symmetry of the key-hole, etc. To describe the plasma, we used a modified kinetic equation for the energy spectrum of electrons, which implies the absence of local thermodynamic equilibrium. The using the Van der Waals equation as a coupling equation in a system of hydrodynamic equations written in the approximation of axial symmetry of the boundary layer to obtain more accurate results was proposed.