超音速噴槍內煤油和氧氣燃燒產生的燃氣加速形成的超音速射流,對噴槍送入的粉末加熱加速后撞擊工件表面形成涂層,優(yōu)良的涂層性能可增加工件壽命。由于噴槍的不同工藝條件對涂層性能的影響并不獨立,故難以定量描述工藝條件對涂層的影響。工藝條件對涂層的影響實際源于不同條件參數(shù)會使到達工件的射流溫度T_s不同,因此可將射流溫度作為中間量,間接分析工藝條件對涂層的影響,然而噴槍產生的高速高溫的射流卻難以直接測量,為解決此問題本文研究內容如下:1.基于火箭射流動力學對噴槍產生射流溫場進行理論分析,并仿真說明,根據(jù)理論結果設計了一種間接測量射流內多點溫度來獲得射流溫度分布特點的方法,依此搭建了在線測溫系統(tǒng)。實驗分析了測溫系統(tǒng)測得的射流溫度的穩(wěn)定性。2.分析了實驗測得的射流溫度并與理論計算比較,結果基本一致,說明了測量方法的可靠性。根據(jù)測量方法推導出到達工件的射流溫度T_s計算公式,并進行了實驗驗證。3.通過實驗結果分析了得到了工藝條件與射流溫度T_s的關系模型,然后分析了射流溫度T_s與涂層性能的關系。結果表明當射流溫度T_s為489.7℃時,涂層結構孔隙率最小為0.28%,涂層顯微硬度最大為HV1233.7。本文設計的射流溫度測量方法已得到驗證,并初步應用到了實際過程中涂層性能優(yōu)化中,對超音速噴涂工藝可提供參考。
【學位單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG173
【部分圖文】：

理有：21 12 2 21 2 2 21 1 1ln4 2D kMa TLf k Ma Ma kMa T (2-14)式中 Ma1和 Ma2為槍管入口和出口的馬赫數(shù)，T1和 T2為槍管入口和出口的流氣體溫度，L 為槍管的長度，D 為槍管內管的直徑，f 為超音速流平均摩擦數(shù)。由上式可知，隨著焰流在噴管中的流動，馬赫數(shù)是減小的，這一結論符實際的情況。焰流氣體從在燃燒室產生經過 laval 管和噴管最終形成超音速射流噴出。.2 射流結構特點分析焰流氣體經過在噴槍內的流動，由亞音速轉化為超音速焰流從噴管噴出，再受管壁的約束而進入一個無限大的空間，此段的焰流稱為射流。超音速噴產生的射流為超音速射流，不同于普通的亞音速射流的是，超音速射流的近場要更加的復雜，而且是一個不定常的流場。當噴槍燃燒穩(wěn)定后，射流流場具有一定的穩(wěn)定性[28]。噴槍工作時射流區(qū)域射流的實物圖如下圖 2.9 所示。

使用 ANSYS 旗下的 ICEM 軟件對幾何模型進行網界條件進行設定。由于噴槍喉部的反應最為復雜，所以 laval 管喉求最密。經劃分后，共得到 1432632 個網格數(shù)目。如下圖 2.13 是對應的邊界條件，圖 2.14 為喉部細節(jié)網格圖。1234569圖 2.13 超音速噴槍網格劃分結果2.13 中標號為 1 和 2 處分別為煤油和氧氣質量入口，3、4、5 設置面，溫度設為 30℃；6 和 8 設置為壓力出口；9 為對稱邊界條件。

腔道流動、邊界層流等且要求計算精度較高的情況，所以計算選擇 Realiz模型[49]。（2）燃燒模型選擇焰流的產生來自與煤油和氧氣的燃燒反應，燃燒反應發(fā)生在燃燒室內應環(huán)境是一個高壓高溫封閉絕熱的場所，高溫高壓下的化學反應會伴隨著離子的產生，這使反應的生成物的成分和含量確定十分困難。選擇一個合燃燒模型來模擬在燃燒室內發(fā)生的反應直接決定了焰流分析的準確性。燃型中的渦耗散模型可以兼顧湍流和燃燒反應，本文所選擇的模型即為渦耗型。2.3.3 結果分析（1）噴槍焰流溫度軸向分布特點仿真設置的煤油入口質量流量為 0.005kg/s，氧氣的入口質量流量 0.017k迭代 10000 步后，得到的焰流氣體溫度場的分布云圖如圖 2.15 和焰流溫度線方向上的變化曲線圖如圖 2.16。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 胡榮華;邱旭;趙永杰;;湍流模型對大口徑射流沖擊數(shù)值模擬適用性分析[J];機電設備;2012年04期

2 曹崇文;高振江;;射流沖擊流化床干燥的實驗研究[J];干燥技術與設備;2003年01期

3 張福祥 ,廉聞宇;火箭射流激波系的計算[J];兵工學報;1988年02期

4 趙耀華,馬重芳;圓形自由射流沖擊任意熱流密度平板時的換熱分析[J];北京工業(yè)大學學報;1989年03期

5 孫華,馬重芳,田永權,Bergles A E;單束圓形射流沖擊在小尺寸加熱面上的局部換熱特性[J];北京工業(yè)大學學報;1989年03期

6 田永權,馬重芳,雷道亨;二元兩相射流沖擊傳熱研究[J];北京工業(yè)大學學報;1989年03期

7 ;一九八九年總目錄1989年第14卷[J];北京工業(yè)大學學報;1989年04期

8 雷霆;何俊范;;用二維激光測速儀研究射流沖擊下垂直平板內的壁面速度分布規(guī)律[J];云南冶金;1989年01期

9 姚熊亮;吳巧瑞;張忠宇;曹冬梅;;可壓縮射流沖擊板結構的流固耦合動力學分析[J];哈爾濱工程大學學報;2012年05期

10 崔杰;李世銘;黃超;姚熊亮;張阿漫;;射流沖擊模型在水下爆炸實驗中的應用研究[J];高壓物理學報;2012年05期

相關會議論文 前10條

1 李素云;吳國東;李慶鑫;王志軍;;射流剩余速度在沖擊起爆判定中的應用[A];OSEC首屆兵器工程大會論文集[C];2017年

2 張斐;周春桂;王志軍;尹建平;吳國東;;玻璃射流對帶殼裝藥沖擊起爆的數(shù)值模擬[A];OSEC首屆兵器工程大會論文集[C];2017年

3 康景隆;;射流沖擊流化床快速凍結[A];第2屆中國食品冷藏鏈新設備、新技術論壇文集[C];2004年

4 葉純杰;黃洪亮;饒欣;陳帥;劉健;吳越;;傾斜水射流沖擊移動平板的流動分析[A];第十三屆全國水動力學學術會議暨第二十六屆全國水動力學研討會論文集——B水動力學基礎[C];2014年

5 陳曉梅;張德明;靖崇龍;許建偉;周久兵;竇智宇;李志春;;微孔砂輪射流沖擊內外冷卻技術在鈦合金磨削中的應用研究[A];中國電子學會電子機械工程分會2009年機械電子學學術會議論文集[C];2009年

6 郭之強;鄭梅;張聲寶;董威;;射流沖擊帶凹槽彎曲表面數(shù)值研究[A];2017年（第三屆）中國航空科學技術大會論文集（下冊）[C];2017年

7 龔曙光;隆香花;謝桂蘭;;射流沖擊堆積粉粒體的模擬仿真及參數(shù)研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

8 王蕓蕓;吳建華;謝軍龍;;尖劈障礙物對射流擴散流場影響[A];第十四屆全國電冰箱（柜）、空調器及壓縮機學術年會論文集[C];2018年

9 梁帥童;張秀華;崔閱馨;范嘉慧;丁雪梅;;單圓孔噴射沖擊織物的穩(wěn)態(tài)傳熱的數(shù)值分析[A];2017年中國家用電器技術大會論文集[C];2017年

10 陳平安;戴方欽;;帶鋼射流冷卻實驗研究[A];第十屆全國能源與熱工學術年會論文集[C];2019年

相關重要報紙文章 前1條

1 ;熱軋過程鋼材的組織性能一體化調控及應用[N];世界金屬導報;2019年

相關博士學位論文 前10條

1 周哲;組合射流沖擊破碎煤巖成孔機理及工藝研究[D];重慶大學;2017年

2 張衍俊;微通道耦合射流系統(tǒng)換熱特性研究[D];華南理工大學;2019年

3 方珍龍;亥姆赫茲式自激振蕩射流空化特性研究[D];武漢大學;2016年

4 吳昊;射流自旋式挖藕機工作機理與試驗研究[D];華中農業(yè)大學;2018年

5 王方祥;粒子射流調制及沖擊破巖機理研究[D];中國石油大學(華東);2017年

6 李明明;轉爐超音速射流行為及其與熔池作用的基礎研究[D];東北大學;2015年

7 李虹;無葉風扇出口環(huán)形縫隙射流的實驗研究與數(shù)值分析[D];浙江理工大學;2018年

8 安慶龍;低溫噴霧射流冷卻技術及其在鈦合金機械加工中的應用[D];南京航空航天大學;2006年

9 李念;自耦合射流及其對主射流矢量偏轉研究[D];南京航空航天大學;2006年

10 劉海涌;通道內有射流、出流和旋流共同作用時的流動和換熱特性研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 張雅嫻;射流與微通道相結合的熱沉散熱性能仿真與實驗研究[D];華中科技大學;2019年

2 張雪英;超音速火焰噴槍射流溫場分布特征研究及應用[D];中國計量大學;2018年

3 徐志超;同軸射流沖擊傳熱與流動特性的實驗與數(shù)值模擬研究[D];中國計量大學;2018年

4 劉錫晨;典型凹腔射流沖擊對流換熱研究[D];南京航空航天大學;2019年

5 胡欣然;高壓氣液兩相射流沖蝕破煤巖性能研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

6 侯帥豪;自振脈沖空化射流沖擊強化6061鋁合金及其聲發(fā)射特征研究[D];中北大學;2019年

7 張航航;基于矩形噴嘴的光耦合納米顆粒膠體射流拋光仿真及試驗研究[D];蘭州理工大學;2019年

8 齊云龍;受限式陣列射流沖擊傳熱特性和沸騰可視化研究[D];上海交通大學;2017年

9 劉凱迪;基于兩區(qū)模型的高壓欠膨脹氫氣射流研究[D];山東大學;2019年

10 宋偉;低壓射流輔助激光刻蝕碳化硅中射流的影響研究[D];安徽建筑大學;2018年

本文編號：2826099