一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法及装置与流程

技术特征：

1.一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：对原目标热流密度进行扫描点规则化的离散式处理，得到离散形式的目标热流密度；

步骤二：根据热流密度特征以及扫描区域的几何特征规划扫描路径；

步骤三：在一个扫描周期内建立扫描热流密度与目标热流密度的能量平衡方程组，求解能量平衡方程组得到不同扫描点的扫描停留时间；

步骤四：根据扫描路径以及扫描停留时间计算得到扫描热流密度。

2.根据权利要求1所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，所述步骤一中，使用线性插值或者二次插值或者更高次数的插值方法对原目标热流密度进行扫描点规则化的离散式处理。

3.根据权利要求1所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，所述步骤三包括：当束斑中心位于材料表面中心点时，材料表面j点在一个扫描周期内的平均热流密度为其中，δti表示束斑中第i个扫描点在材料表面中心点上停留时间，i＝1,2,3…n，n表示扫描点的数量，t0表示一个扫描周期且q″ij表示当束斑中心位于材料表面中心点时，材料表面j点的热流密度。

4.根据权利要求3所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，所述步骤三还包括：通过公式构建能量守恒方程式，其中，q″j表示材料表面扫描点j的目标热流密度。

5.根据权利要求4所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，所述步骤三还包括：材料表面所有扫描点均应满足能量守恒关系，因此，通过公式建立扫描热流密度与目标热流密度的能量平衡方程组。

6.根据权利要求1所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法，其特征在于，通过迭代求解法或者矩阵求逆法求解能量平衡方程组得到不同扫描点的扫描停留时间。

7.一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的装置，其特征在于，所述装置包括：

数据处理模块，用于对原目标热流密度进行扫描点规则化的离散式处理，得到离散形式的目标热流密度；

路径规划模块，用于根据热流密度特征以及扫描区域的几何特征规划扫描路径；

扫描停留时间获取模块，用于在一个扫描周期内建立扫描热流密度与目标热流密度的能量平衡方程组，求解能量平衡方程组得到不同扫描点的扫描停留时间；

扫描热流密度获取模块，用于根据扫描路径以及扫描停留时间计算得到扫描热流密度。

8.根据权利要求7所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的装置，其特征在于，所述数据处理模块中，使用线性插值或者二次插值或者更高次数的插值方法对原目标热流密度进行扫描点规则化的离散式处理。

9.根据权利要求7所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的装置，其特征在于，所述扫描停留时间获取模块还用于：当束斑中心位于材料表面中心点时，材料表面j点在一个扫描周期内的平均热流密度为其中，δti表示束斑中第i个扫描点在材料表面中心点上停留时间，i＝1,2,3…n，n表示扫描点的数量，t0表示一个扫描周期且q″ij表示当束斑中心位于材料表面中心点时，材料表面j点的热流密度。

10.根据权利要求9所述的一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的装置，其特征在于，所述扫描停留时间获取模块还用于：通过公式构建能量守恒方程式，其中，q″j表示材料表面扫描点j的目标热流密度。

技术总结
本发明公开了一种利用电子束扫描实现非均匀热流密度分布的方法及装置，所述方法包括：对原目标热流密度进行扫描点规则化的离散式处理，得到离散形式的目标热流密度；根据热流密度特征以及扫描区域的几何特征规划扫描路径；在一个扫描周期内建立扫描热流密度与目标热流密度的能量平衡方程组，求解能量平衡方程组得到不同扫描点的扫描停留时间；根据扫描路径以及扫描停留时间计算得到扫描热流密度；本发明的优点在于：实现非均匀的热流密度分布且获取的扫描热流密度具有较高的精度。

技术研发人员：叶宏;姚鸿鑫;郑传懋
受保护的技术使用者：合肥能源研究院
技术研发日：2021.01.25
技术公布日：2021.04.30