同轴送粉激光熔覆气-粉耦合传输行为数值模拟

针对同轴送粉激光熔覆气-粉耦合传输过程,提出了一种等效模型。该等效模型考虑粉末与喷嘴壁、粉末之间复杂碰撞行为对粉末出射角度和速度的影响。并建立了喷嘴外部的气-粉传输模型。对粉末瞬态位置、运动轨迹及连续分布的平均密度进行模拟,研究工件表面状态和压缩气流速对上述变量的影响规律。结果表明:粉束整体形貌、聚集位置及轨迹线密度的模拟结果均与实验结果吻合较好;熔池未形成时对粉末的反弹在距离工件约10 mm高度的粉束中心区域较为显著,该区域的粉末密度最大提升了约1倍,而随着距离工件的高度增加,粉末密度的提升效果逐渐减弱;压缩气流速提高至2.5 m/s时,粉束中心轴线上粉末密度增加至约5.2 kg/m^(3),而压缩气流速继续提高至5.0 m/s时,中心线上粉末密度则下降了约8%。