高速电弧喷涂熔滴速度的数值模拟及试验

摘要

熔滴速度是电弧喷涂涂层性能的主要影响因素之一.本文基于空气动力学和二相流流体力学理论建立了高速电弧喷涂雾化气流和熔滴速度的数学模型,并进行了数值模拟;同时用试验方法测试了气流速度及Al、3Cr13熔滴在不同喷涂距离处的平均速度;数值计算结果与试验数据基本吻合.结果表明,雾化气流的速度在距喷嘴一定距离内将保持初始速度(约650m/s),然后随喷涂距离的增大而衰减,这与超音速气流通过Laval喷管后所产生的膨胀波和压缩波相互作用有关;熔滴在雾化飞行过程中经历了先加速后减速的过程,小熔滴能在较短的距离内被加速到最大速度;达到最大速度之后,小熔滴由于惯性力较小而迅速减速,而大熔滴则因较大的惯性力而减速不明显;熔滴速度的变化是由熔滴的Reynolds数决定的.Al和3Cr13熔滴的最大速度在0.3m喷涂距离之内均超过音速.