基于CFD方法的气动喷丸两相流场特性研究

为研究喷管内部结构及其产生的流场特性对气动喷丸效果的影响,基于计算流体动力学方法,建立了欧拉-拉格朗日两相流数值模型,研究了气动喷丸自由射流流场的动力特征,以及入口压力、喷管形状等因素对气固两相流场的影响。结果表明:受激波和膨胀波的影响,气体静压和速度在自由射流阶段发生震荡衰减;颗粒流在大气环境中呈散射状态;同一粒径颗粒速度离散分布;直径较大颗粒容易与喷管内壁面发生碰撞而导致速度突变;随入口压力的增大,气速变化不明显,颗粒速度大幅提高;与收缩型喷管相比,Lavel喷管内部气体膨胀更为充分,颗粒速度离散区间较小/,高速颗粒所占比例较高,喷丸强化效果更好。研究结果为气动喷丸Lavel喷管的结构设计和喷丸工艺参数的选择提供了新的方法。

气动喷丸除漆技术试验及工艺优化

选用玻璃珠对旧漆钢板进行喷丸清理试验。通过比较喷射压力、喷射距离、喷射时间和喷射角度对试样表面清洁度和粗糙度的影响,获得最佳的工艺参数。对不同磨料的清理效果进行了对比。结果表明:喷射压力0.6 MPa、喷射距离100 mm、喷射时间10 s、喷射角度75°~85°时,样件表面清洁度和粗糙度Ra分别在Sa2.5和6μm以上,且表面无损伤,满足清理涂装要求,陶瓷丸的清理效果优于玻璃珠、白刚玉的。

喷丸过程中颗粒在靶材上的分布特性

气动喷丸作为构件表面处理的重要方式被应用广泛。为了研究喷丸过程中颗粒在靶材上的分布情况,通过数值计算的方法模拟喷丸过程,采用Fluent软件进行气固耦合仿真计算;获得颗粒流在靶材上任意时刻定点喷打的分布特性,并分析了喷嘴类型、入口压力、靶材距离等关键参数的影响;得到不同喷嘴对靶材上颗粒的分布情况,文丘里型喷嘴的分布特性明显优于收缩型及流线型喷嘴;入口压力大于某一压力值时压力对颗粒分布特性的影响较小,而靶材距离存在一个最优值使得颗粒分布特性最优。

基于FLUENT的喷嘴孔型两相流场模拟分析

针对三种喷嘴孔进行了气固两相流场数值模拟,通过定量的结论来指导喷嘴的选用。基于计算流体力学的方法,建立了欧拉-拉格朗日两相流数值模型,对比分析了气固两相流场的静压,速度的分布以及喷嘴冲蚀磨损的特点。对比发现:气体在流线型和文丘里型喷嘴中膨胀比较充分,收缩型喷嘴对磨料加速性能差,流线型喷嘴性能较好,清理效果佳但不易加工,因此文丘里型喷嘴性价比最高。喷嘴收缩段的冲蚀磨损严重,根据该特点采用梯度功能模型设计抗磨损强的材料,以提高喷嘴整体的耐用度。