雙級(jí)復(fù)合式霧化器結(jié)構(gòu)與工藝優(yōu)化.pdf

1、噴射成形是近年來發(fā)展十分迅速的一種新型快速凝固技術(shù),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于研制和開發(fā)各種具有快速凝固組織特征的高性能金屬材料和新型材料。霧化器是噴射成形霧化系統(tǒng)中的重要部件,它能使霧化介質(zhì)(氣體等)獲得高能量、高速度并將霧化介質(zhì)的能量集中傳遞給熔融金屬,對(duì)于霧化過程的穩(wěn)定性和霧化效率起著關(guān)鍵作用。霧化氣壓是霧化工藝中最為直接有效地控制手段,它將直接影響霧化效果并最終影響噴射成形坯錠的最終性能。
　　為了改善雙級(jí)霧化器的霧化效果、提高霧化過

2、程穩(wěn)定性,本文自行設(shè)計(jì)了一種雙級(jí)復(fù)合式霧化器,由初級(jí)霧化器和下級(jí)霧化器兩個(gè)氣體霧化器系統(tǒng)組成。該霧化器采用以開放式霧化為主的霧化方式,初級(jí)霧化器為輔助霧化器,選用限制式霧化器;下級(jí)霧化器是主要的霧化單元,采用自由落體式霧化器。
　　本文首先采用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,探討霧化器結(jié)構(gòu)參數(shù)和霧化工藝參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響規(guī)律,確定霧化器的最佳結(jié)構(gòu)和可用工藝參數(shù)。然后通過氣體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和水霧化實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和再調(diào)整。

3、　　通過比較分析不同霧化器結(jié)構(gòu)下的氣體流場(chǎng)特征,最終確定出雙級(jí)復(fù)合式霧化器的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),其中上霧化器錐角為10度,縫隙寬度為0.3mm;下霧化器的內(nèi)孔直徑為40mm,錐角為40度,縫隙寬度為0.5mm;上下霧化器之間的裝配間距為40mm。
　　對(duì)具有最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙級(jí)復(fù)合式霧化器在不同上下氣壓配合時(shí)的氣體流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,確定出不同下層霧化壓力下,為了抑制回流產(chǎn)生所需要的最小上壓。通過比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)上級(jí)氣體壓力為4atm,下級(jí)氣體

4、壓力為20atm時(shí),流場(chǎng)穩(wěn)定順暢。
　　根據(jù)模擬結(jié)果設(shè)計(jì)與制雙級(jí)復(fù)合式霧化器作,通過氣體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)確定了該雙級(jí)復(fù)合式霧化器的導(dǎo)液管伸出長(zhǎng)度為5mm,測(cè)量了霧化錐內(nèi)的速度分布情況。并且通過水霧化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上下霧化器在不同壓力配合下的流場(chǎng)特征,包括上級(jí)霧化器的導(dǎo)流效果和下級(jí)霧化器的霧化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該雙級(jí)復(fù)合式霧化器工作性能良好,并且它在不同壓力配合下的流場(chǎng)特征與模擬結(jié)果基本一致。說明該結(jié)構(gòu)雙級(jí)復(fù)合式霧化器可以應(yīng)用于噴射成形生產(chǎn)