[发明专利]一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法

权利要求书

1.一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：基于Fortran平台构建三维熔池演化模型，其模型中集成了自由变形界面追踪模型、多孔-焓模型及离散N-S方程；通过自由变形界面追踪模型识别熔池及其热影响区域的界面，即气相与固、液两相的位置分布；通过多孔-焓模型识别熔池的液相及其热影响区域的固相的位置分布；通过离散的N-S方程求解整个区域内温度及速度分布；

步骤二：利用Tecplot软件内插值技术得到精确的熔池及其热影响区域的界面几何位置分布，抽取此界面并以二进制散点进行坐标输出，得到三维空间内界面位置点集；

步骤三：将界面位置点集导入三维制图软件Solidworks，利用点云技术进行界面重构，并在其基础上重构熔池及其热影响区，完成待计算固、液区域的几何实体重建；

步骤四：在步骤二的基础上，利用Microsoft Excel的数据组排序功能，以精确相界面位置函数作为辅助，进行区域内离散点温度、速度、压力的数据分离，摒弃界面一侧气相区域的数据点，留取另一侧固、液两相区域的数据点；

步骤五：将步骤三中重构得到的熔池及其热影响区域几何模型导入商业软件APDL中，进行计算网格的划分，并将步骤四得到的固、液两相温度、速度数据点导入新建网格模型中，重构固、液区域的温度及速度分布；

步骤六：在APDL中给定应力计算约束，并利用步骤五的结果作为初始条件，开始区域内热应力演化的计算，满足给出计算收敛条件后计算结束，得到区域热应力分布结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤一中所述的三维熔池演化模型为气、固、液三相模型，其中气相区域为保护气体区域，液相区域为熔池区域，固相区域为热影响区域，模型的计算结果为区域内离散点集的信息分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤一中所述固、液两相为热应力计算的主要区域，气相区域不参与热应力计算，因而需要采用后续步骤进行模型及数据的分离。

4.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤一中所述离散点的相分布结果并不是准确的界面分布位置，需要在步骤二利用Tecplot插值技术进行准确界面构造，并进行位置点集输出。

5.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤一中所述的自由变形界面追踪的方法包括多相流模型、任意拉格朗日欧拉模型、随体坐标方法以及动网格技术。

6.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤二中所述的插值技术求解精确界面，为借用Tecplot平台或使用其他工具软件平台，或按照某些插值规律进行自编程求解。

7.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤三中所述的三维制图软件为Solidworks平台，或其他具有点云拟合曲面技术的制图平台或软件。

8.根据权利要求1所述的一种基于Fortran的熔池演化程序与商业软件APDL的联合求解方法，其特征在于：步骤四中所述的的数据分离技术，为使用Microsoft Excel，或使用其他方法进行筛选分离。