王志东，徐方超，佟 玲，徐 哲，孙 凤，张晓友

(1.沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110870；2.日本工业大学 机械工学科，日本 埼玉 345-8501)

0 引言

近些年来由于传统加工的局限性，特种加工技术应用的越来越广泛，大量学者对激光切割过程进行了研究。Negarestani R 等[1]对激光切割复合材料进行了仿真研究；于冬洋等[2]对激光切割复合材料的温度场进行了模拟仿真；Bocksrocker Oliver等[3]对激光前沿模型进行三维建模，认为特征条纹图案的变化很可能是由能量沉积的变化引起的；Quintero F等[4]通过实验的方式说明，当辅助气体轴线与激光轴线具有一定的夹角时，能够提高激光切割效率和切割质量；温鹏等[5]对激光切割过程建立数学模型，分析了激光光源和辅助气体对激光切割的影响，通过实验验证得出氧气切割能力要大于氮气切割能力；高文嫱[6]对激光切槽流体场进行三维建模，对切槽过程进行分析，得出激光光源与辅助气体对切缝具有双向耦合作用；孙凤等[7]通过建立稳态2D模型，从气体动力学方面对激光切割过程进行分析，认为离轴量会改变气体对切缝前沿的剪切力，从而提高切割效率。

本文提出一种基于多相流模型的激光切割过程的数值模拟方法，对激光切割过程进行数值模拟。

1 主控方程

激光切割包括铁的吸热温升过程、融化相变过程、氧铁反应放热过程等，上述过程中需要满足铁相与气相互不相容的基本条件，其中所使用动量方程为：

(1)

其中：ρ为密度；v为速度；为哈密顿算子；……