同軸送粉噴嘴氣固兩相流流場的數值模擬

摘要：在激光金屬直接制造過程中，為獲得較小特征尺寸和組織致密的熔覆零件，采用氣固兩相流理論對載氣式同軸送粉噴嘴的內外流場進行了數值模擬，應用FLUENT軟件中的離散相模型計算了粉末的流場濃度分布規律及匯聚特性。計算結果表明，同軸送粉噴嘴的焦點濃度在徑向和軸向都近似服從高斯分布，在同軸送粉噴嘴錐角不變時，錐環間隙越小，粉末流場焦點處的濃度越大，聚焦半徑和焦距越小，匯聚特性就越好。在同軸送粉噴嘴錐環間隙不變時，錐角過大或過小均不利于粉末匯聚，選擇最佳錐角有利于獲得最佳匯聚特性。在其他條件不變時，外層保護氣體流速過大或過小也不利于粉末匯聚，當外層保護氣體流速為6m/s時，同軸送粉噴嘴粉末的匯聚特性最佳。因此，所建模型和模擬結果對同軸送粉噴嘴的設計和結構優化具有參考價值。

關鍵詞：激光金屬直接制造；同軸送粉；氣固兩相流；數值模擬

中圖分類號：TN248；TH16 文獻標志碼：A 文章編號：0253—987X(2008)09—1169—05