基于FLUENT的冷喷涂Laval喷嘴优化设计

优质的冷喷涂涂层是船舶防腐领域的新方法,而Laval喷嘴则是制作冷喷涂涂层的核心部件。利用CFD软件优化计算,针对不同尺寸的喷嘴进行模拟计算并优化。当喉部直径一定,喷枪的喷枪缩放比约为4时,喷嘴内外部气流速度平稳,无明显的激波产生,而较大的出口直径会产生明显的激波。

Laval喷嘴型面的优化设计及仿真试验分析

在研究某型超音速火焰喷枪的基础上,为了进一步提高火焰流的品质,首先运用传统方法及特征线原理对Laval喷嘴型面进行优化设计,得到较优的结构参数;其次采用ANSYS Workbench软件,对优化前后的Laval喷嘴进行仿真分析;最后将优化后的Laval喷嘴安装在喷枪上进行喷涂试验。试验发现,优化后Laval喷嘴出口的火焰流轴向速度不均匀度降低了32.82%,喷涂时火焰流轴向速度超过当地音速近7倍,且比优化前速度提高了约340m/s,优化后的Laval喷嘴符合设计要求。

水蒸汽喷嘴荷电器在烟道中应用的研究

利用传统的Layal喷嘴，采用燃煤锅炉的功余饱和蒸汽作为预荷电器的传输媒质，对高压电晕针的位置，过热蒸汽的温度、压力与有效电流之间的关系进行了研究，并将水蒸汽正、负荷电器布置于旋风水膜除尘器改造工程的烟道中，经现场测试达到静电除尘器国家环保排放标准．

喷嘴形状对Al_2O_3-3TiO_2粒子扁平化及其涂层性能的影响

采用SprayWatch在线监测系统测量了F6大气等离子喷枪在不同喷嘴条件下产生的等离子射流中Al2O3-3TiO2粒子的温度和速度。利用201不锈钢和Q235钢作为基体,分别用来收集粒子和制备涂层。分析了不同喷嘴对飞行粒子温度和速度的影响,并通过扫描电镜(SEM)对扁平粒子的铺展程度和涂层显微组织进行了分析,并对比了涂层的结合强度、显微硬度和磨损失重量的差异。结果表明:在相同的测量位置,圆柱形喷嘴喷出粒子的速度比Laval喷嘴条件下的高出一倍,但是温度比Laval喷嘴条件下略低。圆柱形喷嘴获得的扁平粒子比Laval喷嘴获得的扁平粒子铺展程度要大;圆柱形喷嘴获得的涂层的孔隙率及磨损失重量比Laval喷嘴制备的小,其涂层的结合强度、显微硬度均高于Laval喷嘴制备的涂层。

基于Fluent的超音速喷嘴的数值模拟及结构优化

对超音速laval喷嘴进行了热力学计算及几何参数计算,确定了喷嘴的几何尺寸。利用Fluent软件对喷嘴内流场进行数值模拟,得到了喷嘴内流场的分布规律。改变喷嘴的结构,分析了收缩段和扩张段的不同结构对喷嘴出口速度的影响。结果表明,喷嘴内气流的温度和压力逐渐减小,速度逐渐增大,说明了气流经历的是减压增速降温的膨胀过程,并验证了喷嘴设计的合理性。收缩段的结构对喷嘴出口速度基本没有影响,而出口直径对出口速度有较大影响,并以此为依据得出了结构优化后的喷嘴尺寸,对于今后超音速喷嘴的理论研究及优化设计具有一定的参考作用。

Laval型雾化器气液流动特性研究

喷嘴出口气流速度和气液质量流率比是影响液态金属雾化效果的两个主要因素。为改善雾化效果,对现有环缝型雾化器进行改进,出口采用Laval型。建立了喷嘴出口速度、气体与金属质量流率的表达式,获得稳定气、液质量流率比的坩埚背压与金属液面高度的关系。通过实验方法建立了采用限制型Laval喷嘴导流管出口负压值与雾化压力之间的关系。

大气等离子喷涂Al_2O_3-3%TiO_2涂层的性能

分别采用大气等离子喷涂APS和带延长Laval喷嘴的大气等离子喷涂制备了Al2O3-3%TiO2涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度等进行了评价,并和常规大气等离子喷涂氧化铝涂层的性能进行了对比,根据粒子在焰流中的特征对涂层性能差异进行了讨论。结果表明,两种Al2O3-3%TiO2涂层均以γ-Al2O3为主,其中还含有少量的α-Al2O3和微晶或非晶。带Laval喷嘴APS所制备涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度均明显劣于普通APS涂层,但前者涂层的沉积率达到70%,明显高于后者,大大降低了涂层的生成成本。粒子特征分析表明,延长的Laval喷嘴降低了粒子在等离子焰流中的速度,延长了粒子在焰流中的停留时间,从而使涂层的结合强度和致密度降低,而使涂层沉积率有明显升高。

空气超音速火焰喷枪设计理论与数学模型的建立

空气超音速火焰喷枪设计是开发空气超音速火焰喷涂技术的关键。本文阐述了喷枪的关键结构件包括燃烧室、laval喷嘴及加速管设计理论 ,即超音速燃烧学与空气动力学理论 ,在此基础上通过确定过程参数建立了以一维定常等熵流为假设条件的喷枪设计的理论模型 。

7055铝合金粉末的氩气低压雾化技术

将传统环缝喷嘴结构改造为Laval型出气口,以实现低压高效雾化制粉,利用该喷嘴进行7055铝合金氩气低压雾化制粉实验,对Laval型喷嘴的雾化能力、熔滴凝固特性与粉末微观组织进行研究。结果表明：与传统紧耦合喷嘴相比,Laval型喷嘴具有更好的低压雾化能力,在较低雾化压力下即可获得超音速雾化气流,雾化压力为0.4,0.6和0.8 MPa时雾化粉末的质量中径d50分别为63.5,57.1和43.4μm,大部分合金粉末呈球形或类球形;雾化熔滴凝固过程中产生大量尺寸在0.5-2.5μm范围内的细小枝晶组织,枝晶间距λ与粉末粒径d近似满足如下关系：λ=0.192 3 d^ 0.547;雾化粉末具有快速凝固特性,冷却速率达到10^4-10^5 K/s,随熔滴粒径增大而减小。

超音速火焰喷涂技术的发展与特点

介绍了超音速火焰喷涂技术的发展过程、喷枪结构及工作原理、涂层的应用、与其它喷涂方法的比较以及未来的发展方向。此外,还对超音速火焰喷涂涂层的性能穴如硬度、密度、结合强度、残余应力雪进行了简介。

气流粉碎装置粉碎效能分析

介绍了流化床式气流粉碎装置的工作原理,分析探讨了气流粉碎速度对粉碎效能的影响,指出粉碎效能速度与粉碎并不存在简单的线性关系;研究了生产过程中Laval喷嘴的性能及可能引发的粉碎效能方面的问题,指出应关注Laval喷嘴的几何尺寸和形式,确定合理的喷嘴入口、出口压力比值,并定期检查喷嘴的磨损情况,定期清洗喷嘴;还研究了由于管路系统内外温差效应使管路内部结水、结雾或结霜,造成物料颗粒湿润、团聚,降低生产效率,引发机器故障等方面的问题,并提出了改进方案和措施.

气路平滑度对气雾化流场的影响

气雾化流场因为其苛刻的环境和复杂的影响因素而导致其物理量很难测量,所以长期以来弄不清其中规律。为了弄清雾化机理,拟通过数值分析的办法首次对两种进气管路平滑度略有不同的Laval雾化器回流场在相同条件下进行模拟,得出其相对应的的压力,温度和速率,湍流强度云图和具体物性数值。在此基础上对二者流场特征进行分析比较,以探讨进气管路平滑度对雾化机理的影响。结果发现,平滑度稍有不同即对流场的压力及其他因素造成很大的影响,这必然会对雾化结果和粒度及其分布产生重大的影响。