基于高斯光束射线表示的定向能量沉积粉末流建模
应用物理
2022-10-03 v1
摘要
在通过送粉的定向能量沉积（DED-PF）设备中，来自侧喂喷嘴的粉末流，或某些同轴喷嘴中的部分粉末流，可以使用具有恒定向下分量和与粉末流中心线距离成比例线性增加向外分量的粒子速度场来建模。然而，当粉末流受到力场作用时，发现高聚焦程度下靠近粉末流中心的粉末浓度函数形状存在显著发散。通过基于高斯光束射线表示对粉末流建模可减小该偏差。来自高速相机粒子追踪并将轨迹外推至喷嘴出口的实验结果表明，粉末流的统计特性与该模型相符。本文还展示了一种利用光学系统类比计算沿粉末流的粒子浓度的新方法，其中聚焦力场被建模为梯度折射率（GRIN）透镜的传输矩阵。该方法比相应的拉格朗日模拟快数个数量级。
引用
@article{arxiv.2209.04398,
title = {Directed energy deposition powder stream modeling using a Gaussian beam ray representation},
author = {Alexander Martinez-Marchese and Maximilian Klumpp and Ehsan Toyserkani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04398},
year = {2022}
}