异质材料同轴送粉系统喷嘴流场的数值模拟

• 作者: 张争艳 雷焱阳 王顺 杨雪慧 孙立新
• 来源期刊: 机械设计
• 学科: 工学
• 关键词: 激光近净成形 数值分析 送粉方式 流道倾角 粉末浓度
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 现代装备设计技术与实例分析|Mordern equipment design technology and analysis of examples
• 页码范围: 57-66
• 页数: 10页
• 分类号: TH16
• 语种: 中文

摘要

异质材料零件具有均质材料不具备的众多优异特性,广泛应用于航空航天等重大装备、特殊服役环境零件的制造.送粉系统是异质材料零件激光近净成形的关键器件,其性能决定成形零件的质量.为此,设计面向异质材料激光近净成形同轴送粉系统,利用离散模型对送粉喷嘴流场进行数值模拟,通过对喷嘴平面下方颗粒运动轨迹和粉末浓度分布的数值模拟,获得理想的送粉喷嘴模型(内部载气和外部保护气共同作用的同轴送粉方式).为进一步验证该结论,针对于不同送粉方式的不同流道倾角进行数值分析,确定了满足条件的流道倾角范围,获得了基体距离喷嘴口平面的距离范围,之后,针对异质材料粉末混合比例的不同,通过变换混合材料密度得出不同阶段的汇聚效果图及喷嘴下方汇聚区域的混合粉末浓度变化曲线,计算得出不同阶段粉末利用率变化曲线,结果表明:送粉系统能够实现不同比例粉末在不同路径间快速、准确切换,保证成形过程的连续性,从而提高零件性能和工作效率,且粉末利用率达到42.50％以上,实现理想的送粉效果.