4月14日下午，“华中大-新国大学术大讲堂”系列讲座金沙威尼斯欢乐娱人城专场顺利召开。应金沙威尼斯欢乐娱人城高杰讲师邀请，新加坡国立大学机械工程系闫文韬助理教授作题为“High-fidelity Multi-physics Modeling of Additive Manufacturing”的专题讲座。讲座由高杰讲师主持，140余名来自金沙威尼斯欢乐娱人城、东南大学等国内高校的学生及科研工作者线上参会。
图|闫文韬助理教授作题为《增材制造的高保真度模拟》的专题讲座
图|高杰讲师主持讲座
报告中，闫文韬助理教授首先介绍了金属增材制造拥有广阔的应用前景，但由于对其中复杂的物理机理缺乏深入理解、成形质量控制不够稳定等因素而并没有被工业界广泛的采用。其中，针对keyhole（金属蒸发导致的金属熔池表面剧烈波动现象）的仿真模拟一直是技术突破的难点之一。为此，闫文韬团队提出了基于熔池表面的气体流动结构的金属蒸发模型，并将该模型与含有传热、Marangoni现象、Darcy效应等多物理场热流体流动模型结合，还考虑了含蒸发的热流体模型，用以模拟keyhole和熔池流动，辅以X射线试验结果对比验证。
图|闫文韬助理教授作仿真模型结果展示
在增材制造过程中，气孔的出现不仅会导致热裂纹，还会影响疲劳性能。闫文韬团队在当前的多物理场热流体模型的基础上，改进了Darcy阻力模块，实现了对keyhole波动导致的气孔成形的模拟，并借助模拟的结果，提出了判断气孔成型的指标。该模型通过阿贡实验室X射线成像的结果对比，验证了模型的有效性。
图|闫文韬助理教授阐述keyhole形成过程及指标
有实验表明，磁场有助于增材制造的零件晶粒细化和气孔减少，针对实验难以观察、机理不明的不足，闫文韬团队通过构建包含塞贝克（Seebeck）效应的电动力学模型，并与多物理场热流体模型结合，开发出了热电池流体力学（TEMHD）计算模型。该模型通过对定点激光融化的模拟，分析外磁场作用下的流场分布特征，及洛伦兹力分布。结果表明，洛伦兹力能有效调控熔池流动，控制晶粒生长。
图|闫文韬助理教授分析磁场作用下的keyhole行为
图|与会师生和闫文韬助理教授互动交流
交流互动环节。与会师生积极发言，针对师生们提出的问题，闫文韬助理教授逐一进行解答，并对大家的思考和提问表示赞许。讲座会场学术氛围浓厚，问答环节轻松有趣，充分调动了参会师生的积极性，也为先进制造领域的学者和学生提供了新的研究思路和方向。
闫文韬助理教授于2012年获得清华大学工学学士学位，于2017年获得清华大学与美国西北大学联合培养博士学位，随后在美国西北大学开展博士后研究并在美国国家标准技术院（NIST）任客座研究员，随后于2018年加入新加坡国立大学独立组建研究团队，主要开展增材制造的多尺度多物理场数值模拟、实验验证和数据分析等研究工作, 目前，在Nature Communication, Advanced Energy Materials, npj Computational Materials, Acta Materiallia,等国际顶级期刊发表学术论文70余篇，论文引用2000余次。同时担任多个期刊的副主编、编委、客座编辑和40余个期刊的审稿人。目前团队有博士生、博士后、硕士生等共20余人，已培养的9名博士后，均在国内外知名大学获得正式教职。
