两阶段悬浮液超音速火焰喷涂传热和流动模拟

摘要

两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程中的悬浮液溶剂的蒸发、固体颗粒沉积于基板时的温度和速度对最终形成涂层的性能有着至关重要的影响,因此有必要对悬浮液液滴和固体颗粒在流场中的换热和运动过程加以研究。在分析两阶段悬浮液超音速火焰喷涂原理的基础上,建立了两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程的传热和流动模型,通过使用DPM模型采用双向耦合的方式对TiO2悬浮液液滴注入超音速流场过程进行数值模拟。研究了不同掺混气体质量流量对液滴以及TiO2固体颗粒粒径、温度、速度的影响。模拟结果表明,氮气质量流量越高,沿轴线相同位置液滴粒径越大,液滴水分蒸发越慢,TiO2固体颗粒温度下降越明显,TiO2固体颗粒速度越大。