Publicación: Contribución al modelado matemático y la simulación numérica de procesos de soldadura
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2022
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Editor
['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica']
Resumen
En el presente trabajo se describe un modelo matemático para la simulación numérica del proceso de soldadura. Inicialmente el dominio Ω es un sólido al que se va comunicando calor en determinadas zonas. Este calor aumenta la temperatura del sólido y al alcanzarse la temperatura de fusión del material se produce el cambio de fase del mismo. A la temperatura de fusión existe una mezcla entre líquido y sólido (modelado como medio poroso) y por encima de la temperatura de fusión nos encontraremos solamente con líquido. En el líquido se pueden producir corrientes de convección natural debido a la flotabilidad inducida por el campo gravitatorio. Para representar convenientemente toda la fenomenología descrita, el modelo matemático se basará en la ecuación de la conservación de la energía, expresada de forma conservativa en términos de la entalpía, junto con las ecuaciones de conservación de masa y cantidad de movimiento para determinar la velocidad del fluido. La resolución numérica de las ecuaciones se realizará con una formulación de Lagrange-Galerkin, donde se utilizará un esquema BDF2 de discretización temporal y el método de elementos finitos como esquema de discretización espacial.
The present work describes a mathematical model for the numerical simulation of the welding process. Initially, the domain Ω is solid to which the heat is released in certain areas. This heat increases the temperature of the solid, and when the fusion temperature is reached, the phase change occurs. At the fusion temperature, there is a mixture between liquid and solid (modelled as a porous medium); above this temperature mentioned; we will find only liquid. Natural convection currents can occur in the liquid due to buoyancy induced by the gravitational field. In order to conveniently represent all the phenomenology described, the mathematical model will be based on the energy conservation equation, expressed conservatively in terms of enthalpy, together with the mass and momentum conservation equations to determine the velocity of the fluid. The numerical resolution of the equations will be carried out with a Lagrange-Galerkin formulation, where a temporal discretization BDF2 scheme will be used, and the finite element method will be used as a spatial discretization scheme.
The present work describes a mathematical model for the numerical simulation of the welding process. Initially, the domain Ω is solid to which the heat is released in certain areas. This heat increases the temperature of the solid, and when the fusion temperature is reached, the phase change occurs. At the fusion temperature, there is a mixture between liquid and solid (modelled as a porous medium); above this temperature mentioned; we will find only liquid. Natural convection currents can occur in the liquid due to buoyancy induced by the gravitational field. In order to conveniently represent all the phenomenology described, the mathematical model will be based on the energy conservation equation, expressed conservatively in terms of enthalpy, together with the mass and momentum conservation equations to determine the velocity of the fluid. The numerical resolution of the equations will be carried out with a Lagrange-Galerkin formulation, where a temporal discretization BDF2 scheme will be used, and the finite element method will be used as a spatial discretization scheme.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
problemas de soldadura, procesos térmicos con cambio de fase, simulación numérica, esquema Lagrange-Galerkin, método de los elementos finitos
Citación
Centro
Facultades y escuelas::E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica