郑建新
,
郝婉君
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.12.012
目的 真空度直接影响着真空冷喷涂时气体流动特性和颗粒撞击速度,研究真空度对气体和颗粒流动特性的影响. 方法 确定真空冷喷涂系统结构,采用FLUENT软件进行真空冷喷涂气固两相流研究,通过数值模拟研究真空度对流场和颗粒撞击速度的影响,并研究相同压力比下的气固两相流特性.结果 当入口压力一定时,喷管内的气体轴线速度、密度和温度与环境压力大小无关;而在射流区,环境压力越小,则气体轴线速度波动越小、密度越低,但到达基板后的气体温度均接近喷管入口温度. 环境压力对大粒径颗粒的撞击速度影响较大,颗粒撞击速度随环境压力增大而先增后减,最佳环境压力可根据气相云图和气体密度来确定. 当进出口压力比相同时,喷管内和射流区域内的气相速度云图基本相同,气体轴线速度曲线基本重合,而基板前的颗粒速度不同,此时环境压力越低,颗粒速度越高,越有利于形成涂层. 结论 采用计算流体动力学分析方法厘清了真空度对真空冷喷涂气固两相流的影响,为涂层制备奠定了理论基础.
关键词:
真空冷喷涂
,
气固两相流
,
真空度
,
流场
,
颗粒速度
,
数值研究
郑建新
,
金耀辉
,
刘传绍
表面技术
基于Fluent气固两相流数值模拟,研究真空冷喷涂铜颗粒的加速特性,分析了环境压力、喷涂距离、入口总温和颗粒粒径等参数对真空环境下颗粒撞击速度的影响.结果表明:环境压力是决定颗粒撞击速度的关键因素,随环境压力的变化,小直径颗粒(dp≤1μm)撞击速度的变化曲线呈抛物线状态,但大直径颗粒无显著变化；采用合适的喷涂距离,才能获得最大的颗粒撞击速度；增加入口总温可提高小直径颗粒的撞击速度,但对大直径颗粒无明显加速效果；真空冷喷涂颗粒的尺寸可从微米级减小至亚微米级,但过小的颗粒仍难达到足够高的撞击速度.
关键词:
真空冷喷涂
,
加速特性
,
颗粒撞击速度
,
气固两相流
,
数值模拟
