Численное моделирование селективного лазерного плавления методом SPH

В настоящее время ведется активное развитие технологий аддитивного производства, что требует создания расчетных методик для описания протекающих при этом физических процессов. Одним из методов, используемых для производства деталей из металлического порошка, является метод селективного лазерного плавления. В данной работе представлена численная методика на основе метода SPH для моделирования процесса спекания порошка под воздействием лазерного луча. Течение жидкости, образующейся в результате плавления, описывается уравнениями Навье-Стокса, в которых учитываются силы давления, вязкие силы и поверхностные силы на границе раздела фаз. Тепловое состояние определяется из уравнения сохранения энергии, в котором учитываются тепловые процессы, объемное поглощение энергии лазерного излучения, конвективный теплообмен с внешней средой и радиационное излучение. Фазовые переходы между твердой и жидкой фазой описываются в рамках обобщенной формулировки задачи Стефана. Расчетная методика проверена на тестах, характерных для рассматриваемого класса задач. Проведено сравнение с аналитическим решением, с решениями, полученными по другим модификациям метода SPH, и с экспериментальными данными.