锭坯双喷嘴扫描喷射成形雾化锥沉积轨迹及其耦合研究

双喷嘴扫描喷射成形是提高生产效率和制备大直径锭坯的主要工艺方式。研究了双喷嘴扫描喷射成形工艺雾化锥扫描沉积轨迹及其耦合产生条件。建立了雾化锥沉积轨迹坐标及扫描沉积区域数学模型,分析了工艺参数对沉积轨迹的影响规律,从理论上推导了沉积轨迹耦合条件。对沉积轨迹模型和耦合特性进行了图形仿真。研究表明:沉积轨迹呈"花瓣"形状,由喷嘴偏心距、初始倾斜角、扫描范围角、喷射高度、扫描频率、沉积盘旋转速度确定。通过喷射成形试验对建立的理论模型和研究结论进行了验证,表明了其正确性。

激光熔覆单道沉积轨迹横截面形貌变化规律研究

通过进行工艺参数(激光功率、扫描速度和送粉速率)可控的单道激光熔覆实验,观察了沉积轨迹横截面形貌的变化;提出了单一参数(δ参数,δ=wtanβ/2h)控制的横截面形貌曲线方程。根据横截面几何特征参数:沉积轨迹宽度w、高度h、面积F和沉积角β的测量数据,用回归处理方法,给出了δ参数与横截面名义面积Fm(Fm=wh)之间的函数关系,得到了横截面形貌随Fm的变化规律;同时用F和β的测量数据验证了横截面形貌曲线方程。

往复式喷射成形管坯沉积特性及运动参数优化

介绍基底往复式喷射成形制备大壁厚管坯的工艺原理。研究单层沉积轨迹特性及其数学模型,针对沉积轨迹螺旋特性,分析基底运动参数(ω,v)对单层沉积特性的影响。建立多旋转周期沉积轮廓叠加的单层沉积厚度模型,利用该模型在不同沉积轨迹螺距下,对沉积厚度进行计算仿真,获得保证均匀沉积面的运动参数优化条件。在此基础上,提出单层沉积厚度的简易计算方法,并通过实验进行了验证,测量结果与预测值一致性较好。将研究结果用于实际喷射成形管坯生产中,制备得到表面形貌良好、性能稳定的管坯。

汽轮机静叶栅表面颗粒沉积特性数值模拟研究

采用计算流体力学CFD方法(computational fluid dynamics)并结合汽轮机静叶栅处实际运行参数对静叶栅表面颗粒的沉积特性进行数值模拟研究。模拟计算基于三维定常不可压缩流体的N-S方程,在连续相流场的基础上引入离散相模型DPM(discrete phase model),并忽略盐类析出的化学过程,对流场内固体颗粒的沉积轨迹及在叶片表面的沉积率进行数值模拟。模拟结果表明:汽轮机静叶栅处的沉积部位主要位于压力面的尾缘处,且随着颗粒直径的变大,沉积率变大,同时在压力面处的沉积范围也增大;随着颗粒质量流量增大,沉积率增大,但是沉积范围没有变化。

沙尘在防沙堤附近沉积特性的数值模拟

为研究沙尘在防沙堤附近的沉积特点,基于FLUENT软件,采用标准K-ε湍流模型和DPM模型对沙尘在防沙堤附近的运动轨迹进行数值模拟。结果表明,沙尘的运动轨迹受自身粒径、风速及防沙堤迎风面坡度的综合影响,沙粒粒径越小,风速越大,防沙堤迎风面坡度越缓,沙粒越过防沙堤的能力越强;除风速较低时部分小粒径颗粒沉积在防沙堤后端外,其余情况下沙尘沉积主要发生在防沙堤前端。

往复式管坯喷射沉积的模型建立及运动参数优化

介绍了基底往复式喷射成形制备大壁厚管坯的工艺原理,并对雾化锥流率的空间分布和单层沉积轨迹进行了研究,在此基础上建立了单层沉积的数学模型.针对此模型和沉积轨迹的螺旋特性,分析了模型参数(m_(max),a,d)和基底运动参数(w,v)对单层沉积特性的影响以及基底半径对单层沉积厚度的影响.通过对多旋转周期沉积轮廓叠加的单层沉积厚度的仿真,优化了管坯制备的运动参数(w,v).