Моделирование струйных течений для прямых и угловых сопел в методе воздушно-плазменного напыления порошков
Д.В. Беденко, О.Б. Ковалев, П.А. Тырышкин, А.С. Тамбовцев, В.И. Кузьмин, И.П. Гуляев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
bedenko@itam.nsc.ru
Ключевые слова: плазменное напыление, сопло, моделирование, газовая динамика, высокоэнтальпийная струя, малогабаритные плазмотроны
Страницы: 557-570
Аннотация
Проведено сравнительное моделирование плазменных струй, создаваемых плазмотроном постоянного тока при использовании сопел прямого и углового типов. Выполнен численный анализ разработанной авторами геометрии углового сопла, созданного для воздушно-плазменного напыления порошковых покрытий на внутренние поверхности деталей малого размера. Исследуется газодинамика смешения высокотемпературной струи плазмообразующего газа и потоков холодного транспортирующего и фокусирующего газов в сопле. Проведена валидация предложенной аэродинамической модели и алгоритма расчета, выполненная на основе сравнения координат периодических ударных ячеек (shock diamonds) по длине струи в нерасчетном режиме работы плазмотрона, которая показала приемлемое соответствие с натурными экспериментами. Рассчитано влияние охлаждения стенок на энтальпию струи и показана его значительная роль в случае применения сопла углового типа. Определены расстояния и оптимальные расходы газа, на которых профили скорости и температуры по толщине струи приобретают осесимметричный и равномерный вид.
DOI: 10.63430/TIA202603011 |
