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龙图腾网恭喜昆明理工大学申请的专利一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115828697B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211626657.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法是由李向明;吕高林;翁兆志设计研发完成，并于2022-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法，属于金属铸锭凝固过程模拟领域。本发明所述方法基于有限元数值模拟软件，建立了电子束冷床炉熔炼EBCHM的数值模型，利用CFD计算流体动力学模型实现了电子束冷炉床熔炼的流场的模拟，建立融化凝固模型，用高斯热源近似模拟电子束，通过C语言结合Fluent特定的宏编写UDF自定义函数，将UDF加载到熔池上表面上运行，通过UDF改变高斯热源的各项工艺参数，最终用fluent计算获得随着电子束扫描上表面的温度变化，进而对数据处理、分析即可得到电子束扫描对凝固的影响规律。本发明所述方法对电子束冷炉床熔炼使用时电子束如何如调整工艺参数有着十分重要的指导意义。

本发明授权一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种电子束冷炉床熔炼过程中电子束对铸锭凝固影响数值模拟方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1模型参数确定：根据电子束冷炉床熔炼实际生产过程，收集结晶器尺寸参数和生产工艺参数；2几何模型创建：根据步骤1收集的结晶器尺寸参数和工艺参数建立几何模型，为所建立模型定义单元类型和赋予材料物理性能参数并划分网格；3建立湍流模型：使用k-e模型计算出结晶器中流体域的流场分布；4建立融化凝固模型：使用SolidificationandMelting模型计算的得到连铸凝固时的熔池形貌；5用高斯热源近似模拟电子束，通过C语言结合Fluent特定的宏编写自定义函数，将自定义函数加载到熔池上表面上运行，通过自定义函数改变高斯热源的各项工艺参数，最终用fluent计算获得随着电子束扫描上表面的温度变化，通过后处理软件Tecplot分析各工艺参数对上表面的影响；步骤3的具体过程为：采用欧拉法建立湍流模型，结晶器中金属的流动可以通过质量、动量和能量的平衡来表征，这种平衡用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程进行描述：①质量守恒方程： 其中表示单元速度；ρ为密度；②动量守恒方程： 其中表示热-溶质浮力；是应力张量；p表示静压；是重力加速度，表示糊状区域中的动量下沉；分别是x，y，z三个坐标轴的单位矢量； 其中BT是热膨胀系数，T表示温度，Tliq表示液相温度，Cc,i是膨胀系数，Yi,1iq表示液相中溶质元素i的局部平均浓度，Y0表示初始溶质i的质量分数，以及表示糊状区域中的动量下沉，其具有以下形式： 其中，Amushy是糊状区常数，β是液相体积分数，并且表示连铸速度，表示单元速度；③能量守恒方程： 其中，代表热传导的能量；H代表焓，h代表显焓，ΔH代表潜热，ΔHf代表纯溶剂熔化热，Cp表示比热，href表示参考焓，Tref表示参考温度；k表示热导率，表示源项；引入湍流动能K和湍流能量耗散率ε用数学方程约束并改善模型用于预测中等强度的旋流；④湍流动能K由下式给出： ⑤湍流能量耗散率ε由下式给出： 其中，uj是坐标j方向的瞬时速度分量；xj表示坐标j方向上的坐标值分量；μ表示金属液动力粘度系数，μt是湍流粘度；GK平均速度梯度引起的湍流动能；Gb是由于浮力引起的湍流动能；YM是可压缩湍流中脉动扩张的贡献；SK和Sε是源项；σK和σε是湍流普朗特数；Sij是平均应变率；v是速度；湍流模型常数为：C1ε＝1.44，C2＝1.9，σK＝1.0，σε＝1.2；对于流动速度与重力方向相同的流动C3ε＝1，对于流动方向与重力方向垂直的流动C3ε＝0；对①～⑤方程求解，可以得出结晶器中任意时刻的流体域各单元流体的速度、压力、温度、湍流动能、湍流能量耗散率，通过流体仿真软件fluent计算得到整个流体域的流场分布。

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