高压无气喷涂涂料雾化特性实验研究

采用氧化镁压痕法,以铁红防锈漆为工质,研究了高压无气喷涂中喷嘴等效孔径、雾化压力等工作参数对涂料雾化效果的影响规律。对不同等效孔径的喷嘴在不同喷涂压力下的涂料雾化特性进行了实验研究,结果表明:涂料雾化颗粒的索特平均直径(SMD)和特征直径随雾化压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大;雾化压力对雾化颗粒的相对尺寸范围影响较大,压力增大,雾化颗粒相对尺寸范围减小,雾化颗粒分布更均匀。     

高压无气喷涂涂料转移率的主要影响因素及规律

采用电子称量法,以铁红防锈漆为工质,研究了高压无气喷涂中雾化压力、喷嘴等效孔径、喷涂距离等主要工艺参数对涂料转移率的影响规律。结果表明,高压无气喷涂的涂料转移率随喷嘴等效孔径的增大而增大,随喷涂距离的增大而减小,随雾化压力的增大呈现先增大后减小的变化趋势。在多参数共同影响下,涂料转移率存在一个最优点,喷嘴等效孔径为0.48mm,雾化压力为12MPa,喷涂距离为250mm时可得到最优的涂料转移率。     

射流技术在油液雾化设计中的应用

研究了射流技术喷雾方式对润滑油雾化质量的影响,阐述了雾化原理并通过分析比较,对多种喷雾方式进行了再设计和性能校核,提出了实践中提高雾化质量的一般方法,即以颗粒直径为要求,通过调整喷嘴直径、孔径以及总的入口截面面积等方式来提高雾化质量。     

井下除尘器组合喷嘴喷雾效果分析

除尘器常采用雾化除尘原理,组合喷嘴雾化除尘效果好,但其结构及流动情况比较复杂。选用德国BAAS-MS-11-130°井下除尘喷嘴为研究对象,应用CREO软件对喷嘴进行三维实体建模,并应用ANSYS软件中的网格生成工具ICEM CFD对其进行网格划分,导入到ANSYS-FLUENT软件中进行边界条件的设置,选择VOF模型,对其进行数值模拟分析。分析喷嘴的入口速度、入口直径、旋流器内部斜孔的直径以及角度、旋流器个数和喷嘴主体喷口孔径等参数变化对喷嘴喷雾效果的影响。     

基于CFD的清洗用扇形喷嘴清洗参数研究

扇形喷嘴因其均匀的扁平射流能提供其较大的清洗面积而被广泛应用在工业清洗中。打击力和动压是衡量清洗效果的重要参数,合理的匹配喷嘴直径、压力、流量,能更有效、更节能地进行清洗作业。在建立了扇形喷嘴及其外流场的三维模型的基础上,运用FLUENT的VOF两相流模型对不同出口直径的扇形喷嘴在不同压力下的打击力、动压进行了比较分析。结果表明:喷嘴直径和压力的增大都会使打击力增大,但不是二者越大打击力的增大的幅度就越大;同一个扇形喷嘴,射流压力在1~21 MPa之间,打击力会随着压力的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如3 mm喷嘴射流压力从1 MPa提升到2 MPa射流打击力增加率为101%,但从20 MPa提升到21 MPa射流打击力增加率只有5%;相同的射流压力下,扇形喷嘴出口直径在1~3 mm之间,打击力会随着出口直径的增大而增大,但增大的幅度会随之减小,如射流压力为2.5 MPa喷嘴出口直径从1 mm提升到1.5 mm射流打击力增加率为118%,但从2.5mm提升到3 mm射流打击力增加率只有42%。     

基于图像识别技术的航空发动机喷嘴雾化特性研究

基于图像识别技术对航空发动机某型号燃油喷嘴雾化特性进行实验研究.介绍喷嘴性能研究实验台的测控系统组成及原理;论述图像处理的过程及实现方法;研究不同温度、压力以及喷嘴周向转角条件下喷雾锥角和不均匀度特性.分析结果显示:随着系统压力和温度的升高,喷雾锥角和不均匀度均具有减小的趋势;周向转角不同,喷雾锥角变化,但不影响不均匀度.     

扇形喷嘴的射流特性研究

利用Fluent软件对扇形喷嘴流场进行了可视化仿真,分析计算了冲洗压力对射流性能的影响,并且分析了打击距离和打击角度对清洗效果的影响,从而有助于确定更为合理的射流参数。结果表明:随着入口压力的增大,流量和打击力都显著增加;对某一特定规格的喷嘴而言,打击角度为15°时较为合适。     

金属材料喷雾淬火过程的界面热交换分析

通过末端淬火试验,对铝合金试样喷雾淬火过程的界面热交换进行了研究。采用反热传导法求解了所有试验的界面热流密度(q)和界面传热系数(h),重点分析了喷雾压力、喷嘴直径和试样表面粗糙度对界面热交换的影响。结果表明:喷射压力对整个淬火界面换热过程均有影响,但对过渡沸腾阶段影响更大,且喷射压力越大,q及其峰值q_max越大,进入核沸腾阶段的时间越短;喷嘴直径越大,q、q_max越大,越早进入核沸腾阶段,但增大喷嘴直径对界面换热的影响存在上限;随表面粗糙度增大,q、q_max先减小后增大;在本试验条件下,上述喷射压力、喷嘴直径和表面粗糙度对界面热交换的影响规律均不受另外两个参数取值的影响。此外,由于喷射的微小液滴均匀覆盖了整个热表面,产生了剧烈的核沸腾,导致在部分试验中,q曲线在核沸腾阶段出现了二次升高现象。     

基于静电喷雾的金刚石磨粒微表面均布特性研究

目的改善精密/超精密成形磨削中砂轮存在磨粒分布不均匀的问题。方法仿真分析针-环电极空间电场强度的分布特性,以及喷嘴轴线上场强随喷嘴直径、环状电极直径、电极间距的变化规律。金刚石磨粒均匀分散在静电喷雾溶液中,在高压电场和压力泵的作用下将喷出形成微表面。通过网格分析法和截距法定量分析金刚石颗粒微表面分布的均匀性。结果针-环电极产生的空间电场是对称分布的,电场线集中分布在喷嘴附近,其电场强度沿轴线向外急剧降低。由于尖端效应,喷嘴直径减小,其尖端处的电场强度明显增大;电极间距增大,喷嘴处的场强降低。网格计数法中,网格划分得越细,微表面颗粒分布偏差越大,即分布均匀性越差,但更能反映真实的颗粒整体分布情况,且各偏差曲线分布的趋势基本相同,仅在液体流量20 m L/h处出现了与理论的变化规律不符合的情况。截距法中,当液体流量增大时,颗粒间距离偏差值逐渐降低,且在液体流量20 m L/h处明显下降。结论在金刚石颗粒微表面分布的定量化分析中,网格计数法只能体现区域分布的均匀性,而对某块区域内颗粒的距离不敏感,无法区分颗粒聚集的情况,导致计算结果出现偏差。截距法则对颗粒的间距比较敏感,因此有效地结合网格计算法和截距法可以对金刚石磨粒的分布情况做出准确分析。     

去除管道3PE防腐层的轴向扇形喷嘴数值模拟

目的 优化设计一种轴向扇形喷嘴,通过产生扇形磨料水射流去除管道3PE防腐层,以期提高去除管道3PE防腐层的效率和安全性.方法 建立轴向扇形喷嘴物理模型及扇形磨料水射流流场的计算模型.基于FLUENT软件,采用颗粒轨道模型、Realizable k-ε湍流模型对轴向扇形喷嘴内外磨料水射流流场特性进行数值模拟研究.结果 沿着射流流动方向,扇形喷嘴收缩段(邻近圆柱段区域)磨料颗粒速度增加明显,圆柱段磨料颗粒速度增加不明显.由于喷嘴流通面积减小或V型槽致使流道形状改变,进入扇形喷嘴椭圆段后直至喷嘴出口处,磨料颗粒速度总体增加,但其速度分布呈现复杂规律,在射流的两侧边缘存在高速区.在扇形喷嘴外流场中,磨料颗粒速度呈减小趋势,同时,磨料颗粒速度云图在X轴某一位置出现了分叉现象,速度云图在分叉点之后的区域出现空白,即从分叉点之后,外流场的某些区域没有磨料颗粒的存在.为了充分发挥磨料颗粒对3PE防腐层较好的冲蚀效果,扇形磨料水射流去除3PE防腐层时,应将靶距控制在分叉点位置之前.不同结构参数轴向扇形喷嘴产生的扇形磨料水射流,其磨料颗粒速度云图分叉点位置不同.结论 综合考虑磨料颗粒速度大小、作用范围、分叉位置等因素的影响,优选出拟用于产生扇形磨料水射流去除3PE防腐层的轴向扇形喷嘴结构参数:α2/r=1、α=15°、b=0.6 mm、d=2.13 mm.最佳靶距在17.37～37.37 mm.     

高速燃气喷涂枪用燃油雾化喷嘴结构参数优化

为开发出以航空煤油为燃料的新型高速燃气喷涂枪,需设计出高效的煤油雾化喷嘴.文中提出了一种双气流空气助力雾化喷嘴,并运用计算流体动力学（CFD）模拟技术计算了该喷嘴的气流场,分析了喷嘴主、辅气出口截面积比对雾化气流场分布的影响规律,发现主、辅气出口截面积比增大,气流的喷射锥角相应增大,最大速度减小.综合考虑喷射锥角和气流速度对雾化效果的影响,确定主、辅气出口截面积比在1.01~1.34范围内喷嘴雾化效果较好.利用高速摄像系统对优化喷嘴的喷雾形态进行了试验分析,发现拍摄到的喷雾形态和计算机模拟结果一致,具有良好的雾化效果.     

硬质合金高压喷嘴的制造

本文叙述了硬质合金高压喷嘴从毛坯的压制成形开始到喷嘴孔口的切割加工的整个过程。对硬质合金喷嘴毛坯的三种类型即：R≥0．5φ＋1和R＜0．5φ＋1进行了讨论，从而大幅度地提高了烧结毛坯的利用率及喷嘴的制造精度，并且按喷嘴的烧结毛坯的1值分组，使喷嘴加工能够按照计算求得的加工参数进行准确加工，实现批量生产．     

主气流温度对高压冷喷涂粉末速度和温度的影响

目的研究高压冷喷涂中,送粉气流在室温时主气流温度对冷喷涂粒子速度和温度的影响。方法利用计算流体力学软件FLUENT对冷喷涂流场进行数值模拟,分析不同送粉压差、不同喷管喉部直径的情况下,主气流温度对气体流场、粉末速度和温度的影响状况。结果送粉压差为0.1 MPa且喷管喉部直径为2 mm时,进入喷管的送粉气流流量占总气流流量的比值超过50%,此时提升主气流温度对冷喷涂粒子撞击速度和温度的提升幅度十分有限。在不改变送粉气流流量的情况下,增加喷管喉部直径可有效削弱送粉气流对粒子加速的不利影响。结论考虑送粉气流时,主气流温度对冷喷涂粉末沉积效果较弱,为了提高冷喷涂粉末沉积效率应保证顺利送粉的前提下尽可能地减小送粉气流流量,并且在设计喷管时应适当增加喷管喉部直径。     

前驱体溶液等离子喷涂参数对涂层形貌的影响及沉积行为机理研究

目的对不同喷涂工艺参数下涂层的相结构、显微形貌进行研究,确定优化的喷涂工艺参数,讨论分析涂层的沉积行为机理。方法采用前驱体溶液等离子喷涂(SPPS)的方法制备纳米Yb_2O_3稳定的ZrO_2(YbSZ)涂层。在传统等离子喷涂的基础上,增加液料雾化装置,雾化喷嘴将溶液雾化后直接注入到等离子弧中,通过控制喷涂距离及喷涂功率,研究了涂层相结构、结晶度、晶粒尺寸以及显微形貌的变化趋势,并且结合显微形貌讨论了沉积机理。结果涂层呈现团聚大颗粒、纳米级粒子、大小均匀的孔隙三种显微形貌,大颗粒之间呈堆积形态。当喷涂功率为30 kW时,涂层呈现m-ZrO_2,平均晶粒尺寸达669 nm。随着喷涂距离、喷涂功率的增加,样品中检测到单一的t-ZrO_2相,而且纳米尺寸颗粒的数量大大增加,孔径变小。随着喷涂距离由60 mm增加到100 mm,平均晶粒尺寸先由429 nm减小到177 nm,随后又增加到319 nm。结论喷涂参数影响晶粒的结晶度、晶粒尺寸以及涂层的显微形貌,低功率下得到的涂层存在糊状未结晶组织。增大喷涂功率,可以有效增大结晶度和晶粒尺寸;随着喷涂距离的增大,晶粒尺寸先减小后增大。雾化液滴在等离子火焰中一般要经历浓缩、饱和、固化、析晶形核长大、粒子重熔扁平化的历程,喷涂功率越高,经历温区越高,液滴演变就越充分,通过优化工艺参数可以得到不同结构性能的功能涂层。     

Optimal design of a novel cold spray gun nozzle at a limited space

Numerical analysis for the accelerating behavior of spray particles in cold spraying is conducted using a computational fluid dynamics program, FLUENT. The optimal design of the spray gun nozzle is achieved based on simulation results to solve the problem of coating for the limited inner wall of a small cylinder or pipe. It is found that the nozzle expansion ratio, particle size, accelerating gas type, operating pressure, and temperature are main factors influencing the accelerating behavior of spray particles in a limited space. The experimental results using the designed short nozzle with a whole gun length of <70 mm confirmed the feasibility of optimal design for a spray gun nozzle used in a limited space.     

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析Ⅱ.工艺参数对熔滴传热过程的影响

在高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数学模型的基础上，用Fe-Al合金进行了数值计算，分析了工艺参数对熔滴传热过程的影响。结果表明，熔滴尺寸越小，在一定喷涂距离上的对流换热系数则越大、熔滴温度越高、固相分数越小、冷却速度越大；雾化气流压力和喷涂电流越大，在一定的喷涂距离上熔滴温度也就越高，熔滴中的固相分数越低，且其凝固过程也越长；熔滴的冷却速度对熔滴尺寸和喷涂距离的变化十分敏感，而对雾化气流压力和喷涂电流的变化不太敏感；Fe-Al合金熔滴的液态冷却速度达10^5～10^7K／s数量级，预示涂层将具有快速凝固组织特征。     

中大口径弹药内表面喷涂工艺改进

目的改进弹药内表面喷涂方式及涂料种类,解决弹药装药环境适应性高低温贮存裂纹疵病的问题。方法采用高压无气喷涂技术进行弹体内表面喷漆,替代原有的空气喷涂。探讨涂料压力、涂料黏度、喷嘴移动速度等因素对涂层质量的影响,通过正交试验确定最佳工艺参数。采用直线加速器检测不同漆膜厚度的弹体装药环境适应性裂纹疵病情况。结果涂料压力为65 kg/cm2,涂料黏度为30 s,喷嘴移动速度为50 Hz,喷嘴孔径分别为0.51,0.71 mm时,弹药内表面漆膜具有较好的外观质量,漆膜厚度及附着力满足要求。膜层厚度为180μm的弹药经高、低温贮存试验,未出现裂纹。结论应用实践证明,高压无气喷涂工艺技术用于弹药卧式自动内表面涂装可行,具有一定的行业推广价值。     

基于响应面方法圆柱形喷嘴结构优化研究

喷嘴是高压水射流的核心工作部件,其几何结构特征直接影响射流质量及工作效率。利用CFD方法对当前广泛应用的圆柱形喷嘴内流场进行研究,以最大出口速度作为目标变量,采用响应面方法优化喷嘴结构。研究结果表明：圆柱形喷嘴轴心速度与压力呈现近似对偶特性。喷嘴出口直径、喷嘴出口圆柱段长度及喷嘴收缩角对喷嘴出口速度有显著影响,喷嘴入口圆柱段长度及入口直径对出口速度影响较小。其中,喷嘴出口圆柱段长度与出口速度近似呈线性关系,而出口直径及喷嘴收缩角与出口速度呈抛物线关系。影响喷嘴压降的因素为喷嘴入口及出口直径,而其他因素如喷嘴出口圆柱段长度、入口圆柱段长度及收缩角对压降的影响则可以忽略。