学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超音速火焰喷涂中气固两相流的数值模拟与研究

作　者: 张建平
导　师: 张祥林；王爱华
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 气固两相流非预混燃烧 FLUENT数值模拟 HVOF喷涂
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 138次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

超音速火焰喷涂技术之所以能形成结合强度高、空隙率低的涂层,主要归功于超音速火焰喷涂过程形成的高温高速的燃烧产物,通过拉伐尔喷管的压缩与再膨胀喷射出去达到超音速,高温高速的气体带动注射颗粒使得颗粒处于熔化或半熔化状态撞击到基材,形成优异的涂层性能。因此,对超音速火焰喷涂过程中气-固两相流的研究变得尤为重要。国内外论文中主要采用ANSYS CFX或FLUENT中物质转化反应模型对超音速火焰喷涂过程进行模拟计算分析,本文在Gambit软件中建立超音速火焰喷涂过程的模型,在前处理程序PrePDF对燃烧反应进行分析计算,利用FLUENT软件对超音速火焰喷涂整个过程进行模拟,在后处理中对模拟结果进行分析。本文从两相流的基本理论和输运方程出发,建立超音速火焰喷涂过程的气态流场的数学模型,以FLUENT软件为计算平台,采用k-?湍流模型模拟湍流流动,采用非预混燃烧模型设置反应过程,模拟超音速火焰喷涂过程中气态流场流动特性,研究超音速火焰喷涂过程中燃烧反应、燃烧物质含量比、喷枪结构等参数对气态流场的影响,分析了激波与马赫锥产生机理;然后采用离散相模型中颗粒随机跟踪轨道模型计算喷涂颗粒的动力学飞行行为,研究颗粒大小与颗粒注射速度对颗粒动力学行为的影响,并将结果与相关的文献作了对比,为以后喷涂工艺参数的选取和FLUENT在喷涂模拟中广泛应用提供有用的信息,最后采用试验方法研究了颗粒熔化状态和颗粒撞击扁平化过程,表明对于WC-17Co喷涂在Cr12钢基材上喷涂距离为342mm最佳。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题来源背景、研究目的与意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
  1.3 本文主要研究内容  17
  1.4 本章小结  17-18
2 超音速火焰喷涂过程的数学模型与模拟理论  18-33
  2.1 喷枪的设计  18-19
  2.2 HVOF 喷涂燃烧反应的设置  19-22
  2.3 HVOF 喷涂过程中的流体动力学  22-23
  2.4 颗粒动力学简介  23-24
  2.5 湍流模型  24-26
  2.6 离散相模型  26-29
  2.7 本文使用的模拟方法  29-32
  2.8 本章小结  32-33
3 二维超音速火焰喷涂气态流场的数值模拟  33-50
  3.1 问题描述  33-34
  3.2 边界条件和模型选择  34-35
  3.3 网格的建立  35-36
  3.4 模拟结果分析  36-48
  3.5 与他人模拟结果比较  48
  3.6 本章小结  48-50
4 二维超音速火焰喷涂气固两相流的数值模拟  50-58
  4.1 物理模型  50-51
  4.2 气固两相流的设置  51-52
  4.3 模拟结果分析  52-56
  4.4 与他人理论及文献比较  56
  4.5 本章小结  56-58
5 颗粒撞击行为的实验研究分析  58-66
  5.1 实验设备与实验材料  58-59
  5.2 实验方案  59
  5.3 实验结果分析  59-64
  5.4 本章小结  64-66
6 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录Ⅰ  73

超音速火焰喷涂中气固两相流的数值模拟与研究

内容摘要

全文目录

相似论文