基于Fluent的金属粉末气体输送喷嘴结构设计及优化

为设计一种适用于小型激光修复设备的金属粉末同轴输送喷嘴,构建了以中心锥形腔体激光通路和环绕腔体均布的四条流体通道组成的喷嘴基本结构。由于输送流体为气固混合物,为保证流体在喷嘴内流动的稳定性和流出喷嘴后流体的汇聚性,将喷嘴划分为流体引入段和流体汇聚段两部分。引入段可以防止流体在喷嘴内流动紊乱且对进入喷嘴内的流体起到稳流作用;汇聚段接收来自引入段的流体并实现流体汇聚功能。综合以上设计,使用Fluent模拟该种喷嘴结构下的流体流动状态。以流体的汇聚焦距和粉斑直径、汇聚点浓度为参考指标,考虑流动稳定性和汇聚性。对影响流体流动因素的引入段倾斜角度、汇聚段轴线倾角和流体通道壁面夹角几种因素进行分析,最终获得具有良好性能的喷嘴结构,本研究可为应用于不同场合的喷嘴设计提供参考。