电极感应熔化气雾化制粉技术中非限制式喷嘴雾化过程模拟

电极感应熔化气雾化(electrode induction melting gas atomization, EIGA)是一种制备超洁净无夹杂物的先进制粉技术,本文以粉末高温合金的氩气雾化过程为研究示例,对现有用于实际生产的国内某厂家提供的EIGA用非限制式喷嘴进行建模,采用商用计算流体力学软件FLUENT,分布采用欧拉-欧拉VOF(volume of fluid)多相流方法与欧拉-拉格朗日DPM (discrete phase model)离散相方法,对非限制式环缝喷嘴主雾化与二次雾化过程进行了数值模拟.通过对主雾化过程中多相流大涡模拟速度流场,主雾化过程中不同阶段高温熔体云图模拟以及二次雾化过程中TAB (Taylor analogy breakup)模型速度流场及TAB模型粒度分布的模拟研究,实现了对EIGA制粉技术中非限制式喷嘴雾化过程的全过程模拟,并预测了雾化后的粉末粒度分布.在此基础上,采用本文模拟使用的非限制式环缝喷嘴,设定与模拟条件一致(进气压力4 MPa,液流直径约4 mm)的实验条件,制备的粉末大部分颗粒的直径大小在100μm左右,该实验结果与模拟得到的粉末直径D50=100μm大小一致,进一步验证了模拟数据的合理性.该方法也适用于非限制式喷嘴里,其他金属或合金的雾化过的模拟研究.

数值模拟喷射夹角对VIGA制粉雾化过程的影响

通过计算流体力学软件数值模拟和实验相结合的方法,以高温合金雾化过程中气、液、固三相的交互作用机制为研究对象,采用欧拉-拉格朗日法的VOF(volume of fluid)多相流模型和DPM(discrete phase model)离散相方法,研究了喷射夹角对熔体主雾化和二次雾化过程TAB(Taylor analogy breakup)破碎过程和粒度分布的影响,并与同步实验结果进行了对比.研究结果表明,随着喷射夹角的增大,回流区面积逐渐减小.金属熔体的初次破碎形态呈“倒喷泉状→伞状”,初次液滴的尺寸为0.3~0.9 mm.初次破碎液滴的气体韦伯数(We)为10~90,随喷射夹角的增大,粉末的平均粒径逐渐降低,喷射夹角为36°时,实验制备的粉末粒径与数值模拟得到的粉末粒径基本一致,表明了数值模拟合金雾化破碎过程的合理性.