電場輔助冷噴涂氣固兩相流影響因素研究.pdf

1、在冷噴涂研究中,氣體和顆粒的速度直接影響噴涂效果,所以對氣體和顆粒速度的研究十分重要。雖然國內外對冷噴涂氣固兩相流數(shù)值模擬研究很多,但其顆粒粒徑研究范圍大多限制在1-50μm之間,無法制備顆粒粒徑在100nm以下的納米級涂層。
　　本文針對納米級顆粒進行電場輔助冷噴涂氣固兩相流數(shù)值研究。首先建立氣固兩相流對稱模型,對噴管內外流場進行數(shù)值模擬,研究不同壓強、溫度和噴涂距離對氣流速度的影響,分析微米顆粒類型和粒徑對顆粒速度的影響。冷噴

2、涂工藝參數(shù)為:氣體選擇空氣;顆粒分別為銅、金和碳;顆粒粒徑分別為0.1μm、5μm、15μm、25μm和35μm;壓力分別為1.5MPa、2MPa和2.5MPa;溫度分別為400K、500K和600K;噴涂距離分別為10mm、15mm和25mm。研究結果表明,當噴涂距離為15mm時,壓強和溫度越大,氣流和顆粒速度越高。當壓強為1.5MPa,溫度為400K時,不同噴涂距離對管內氣流速度無影響。密度較大的大粒徑顆粒和密度小的小粒徑顆粒不易被

3、載氣加速到較高的速度,應根據(jù)顆粒的密度和粒徑選擇適當?shù)墓に噮?shù)。
　　然后在CFD軟件基礎上進行二次開發(fā),對超音速氣固兩相流流場和電場進行耦合數(shù)值模擬,探討相同電量不同粒徑納米對其顆粒速度的影響,研究相同粒徑不同電量納米顆粒對其速度的影響以及相同電量不同材料和密度對顆粒速度影響規(guī)律。其它參數(shù)不變的條件下,電壓為70kV,顆粒分別為銅、鐵和鉑;顆粒粒徑分別為30nm、60nm、100nm和400nm;帶電量分別為2000e、6000