В представленной статье разработана и исследована численная модель истечения высокотемпературной струи аргона через насадку и выявлены механизмы влияния насадки на параметры газового потока. Адекватность расчетной модели подтверждена сопоставлением результатов моделирования с известными экспериментальными данными. Показано, что при расположении торца насадки с углом раскрытия 30о и длиной 50 мм на расстоянии 10 мм от поверхности напыления возникает повторная эжекция горячего газа струи в зазоре между торцом насадки и напыляемой поверхностью. Образующийся вдоль стенок насадки встречный поток газа, состоящий как из атмосферного воздуха, так и из захваченного горячего газа струи приводит к повышению температуры струи газа, так и к увеличению объемной доли аргона в полости насадки. Разработанная расчетная схема может быть использована для анализа влияния геометрических параметров охлаждаемых насадок на распределение скоростей и температур в высокотемпературных аргоновых струях применительно к процессам плазменного напыления.
In this article developed and investigated a numerical model of the expiry of the high-temperature jet of argon through a nozzle and identified mechanisms of influence on the parameters of the nozzle of the gas stream. The adequacy of the estimated model is confirmed by comparing the simulation results with experimental data. It is shown that at the location of the nozzle end with an opening angle of 30 degrees and a length of 50 mm at a distance of 10 mm from the surface deposition occurs re- ejection of hot gas jet in the gap between the end of the nozzle and sprayed surface. Formed along the walls of the nozzle counter flow gas consisting of air as well as from a captured jet of hot gas raises the temperature of the gas jet and so to increase the volume fraction of argon in the nozzle cavity. The developed computational scheme can be used to analyze the effect of geometrical parameters cooled nozzles on the velocity and temperature distribution in high argon jets with respect to the processes of plasma spraying.
1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. - М.: Наука, 1984.- 720 с.
2. Анализ распределения скоростей и удельной энтальпии частиц по радиусу пятна напыления при использовании конической насадки/ В.В. Кудинов и др.// Физика и химия обраб. материалов. – 1992. - № 5. - С.82-85.
3. Булычев В.В. Разработка процесса напыления порошковых материалов плазмотроном с насадкой: Автоpеф. дис. кaнд. техн. наук. – Калуга, 1996. – 16с.
4. Жуков М.Ф., Солоненко О.П. Высокотемпературные запыленные струи в процессах обработки порошковых материалов. - Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1990. - 516 с.
5. Кудинов В.В., Косолапов А.Н., Пекшев П.Ю. Насадки для создания местной защиты при плазменном напылении. // Изв. СО АН СССР, Сер. техн. наук. - 1987. - N6. - Вып. 21. - С. 69-75.
6. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. – М.:Наука, 1977. – 184 с.
7. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Дрофа, 2003. – 840 с.
8. Максимов В.В. Исследование пpоцесса и pазpаботка технологии плазменного напыления композиционных матеpиалов на детали ГТД плазмотpоном с защитным насадком: Автоpеф. дис. кaнд. техн. наук. - Куйбышев, 1987.- 16 c.
9. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости.– М.: Энергоатомиздат, 1984. – 154 с.
10. Steffens H.D., Busse K.H., Gerate und Einrichtungen zur Beschichtung von technischen Oberflachen durch Plasmaspritzen. //Elektrowarme international 45 (1987). - B3/4, Yuni/ August. - B.183 - 189.