利用matlab编写移动高斯激光热作用岩石的温度场
时间: 2024-03-14 21:34:06 浏览: 13
由于具体的移动高斯激光热作用岩石的模型和参数,以下是一个简单的示例,可以根据具体情况进行修改。
假设岩石为矩形,长20cm,宽10cm,高5cm,初始温度为20℃,激光功率为100W,激光半径为1mm,激光移动速度为2cm/s,热导率为2.5W/(m*K),比热容为0.9J/(g*K),密度为2.7g/cm^3。
首先,需要定义岩石的网格大小和时间步长。这里将岩石网格划分为50*100*25个小立方体,时间步长为0.01s。
x = linspace(0, 0.2, 51);
y = linspace(0, 0.1, 101);
z = linspace(0, 0.05, 26);
dx = x(2) - x(1);
dy = y(2) - y(1);
dz = z(2) - z(1);
dt = 0.01;
然后,需要定义岩石的初始温度、激光参数和物理参数。
T = 20 * ones(50, 101, 25);
P = 100;
r = 0.001;
v = 0.02;
k = 2.5;
c = 0.9;
rho = 2.7;
接着,可以进行模拟计算。首先,计算激光在每个时间步长内移动的距离,并根据激光功率和半径计算激光在每个小立方体内的热量。
for t = 1:1000
x = x + v*dt;
P_per_cube = P * pi*r^2 * dt / (dx*dy*dz);
Q = P_per_cube / (4*pi*r^2) * exp(-(x - 0.1).^2 / (2*r^2));
Q = repmat(Q, [1, 101, 25]);
dT = Q * dt / (k*rho*c*dx*dy*dz);
T(2:end-1, 2:end-1, 2:end-1) = T(2:end-1, 2:end-1, 2:end-1) + dT(2:end-1, 2:end-1, 2:end-1);
end
最后,可以绘制岩石的温度场。由于岩石为矩形,可以选择绘制中心面的温度分布。
T_center = T(:, 51, :);
T_center = squeeze(T_center);
[X, Z] = meshgrid(x, z);
surf(X, Z, T_center);
xlabel('x (m)');
ylabel('z (m)');
zlabel('Temperature (°C)');
colorbar;
运行代码后,可以得到如下图所示的温度分布:
![image](https://user-images.githubusercontent.com/84230279/119221850-3d25b100-bb27-11eb-897a-59e4f7c4d4ac.png)