Eficiente cálculo de la distribución de calor de materiales procesados bajo irradiación láser
Autores: Zhu, Jianxin; Lin, Wencheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Eficiente cálculo de la distribución de calor de materiales procesados bajo irradiación láser
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Solución: ecuación de conducción de calor
Cilindro tridimensional
Distribución gaussiana
Condición de valor de contorno
MATLAB PDETOOL
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo se proporciona una solución para resolver la ecuación de conducción de calor en la región cilíndrica tridimensional, donde la intensidad láser de la superficie de irradiación del material se expresa como una distribución gaussiana. Basándose en la simetría de la distribución de calor, en primer lugar, se cambia la forma de la ecuación de calor en el sistema de coordenadas rectangulares comunes a otra forma en el sistema de coordenadas cilíndricas bidimensionales. En segundo lugar, se establecen el método ADI con el método de Euler hacia atrás y el método de Crank-Nicolson para discretizar el modelo en el sistema de coordenadas cilíndricas, después de lo cual se obtienen los resultados de la simulación, donde se utiliza el primer tipo de condición de valor de frontera para verificar la precisión de estos dos algoritmos. Luego, se utilizan los dos métodos anteriores para resolver el modelo con el tercer tipo de condición de valor de frontera. Finalmente, se realiza una comparación con los resultados obtenidos por la herramienta PDETOOL de MATLAB, que muestra que la solución es más factible y eficiente.
Descripción
En este artículo se proporciona una solución para resolver la ecuación de conducción de calor en la región cilíndrica tridimensional, donde la intensidad láser de la superficie de irradiación del material se expresa como una distribución gaussiana. Basándose en la simetría de la distribución de calor, en primer lugar, se cambia la forma de la ecuación de calor en el sistema de coordenadas rectangulares comunes a otra forma en el sistema de coordenadas cilíndricas bidimensionales. En segundo lugar, se establecen el método ADI con el método de Euler hacia atrás y el método de Crank-Nicolson para discretizar el modelo en el sistema de coordenadas cilíndricas, después de lo cual se obtienen los resultados de la simulación, donde se utiliza el primer tipo de condición de valor de frontera para verificar la precisión de estos dos algoritmos. Luego, se utilizan los dos métodos anteriores para resolver el modelo con el tercer tipo de condición de valor de frontera. Finalmente, se realiza una comparación con los resultados obtenidos por la herramienta PDETOOL de MATLAB, que muestra que la solución es más factible y eficiente.