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光内送粉喷头空间变姿态粉气流场数值模拟

姜付兵 石世宏 傅戈雁

引用本文:
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光内送粉喷头空间变姿态粉气流场数值模拟

    作者简介: 姜付兵(1990-),男,硕士研究生,主要从事激光熔覆再制造方面的研究。.
    通讯作者: 石世宏, shishihong@suda.edu.cn
  • 基金项目:

    江苏省科技支撑计划重点资助项目(BE2012068);江苏省自然科学基金资助项目(BK2012183)

  • 中图分类号: TG156.99;TN249

Numerical simulation of powder-gas flow field of inside-beam powder feeding nozzle with changing attitude

    Corresponding author: SHI Shihong, shishihong@suda.edu.cn ;
  • CLC number: TG156.99;TN249

  • 摘要: 光内送粉喷头是一种新型的激光熔覆同轴送粉喷头,具有空心光束、单根粉束指向性好、无干涉、光粉气一体同轴等优势。为了分析喷头倾斜角度和外层准直气流速对粉束汇聚特性的影响,采用FLUENT软件进行模拟计算,对喷头在空间变姿态作业过程中单喷嘴出口粉束的汇聚特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,喷嘴出口粉末质量浓度分布沿x方向服从高斯分布,对称轴上沿-y方向质量浓度先基本保持恒定,后逐渐下降为0kg/m3;随喷头倾斜角度的增大,粉末汇聚长度h不断减小,h变化范围为11mm~17mm,偏移量Δx大致呈增大趋势,Δx变化范围为0.0mm~0.4mm;随外层准直气速度增加,汇聚长度h呈轻微上升趋势,h上升幅度为1mm~2mm,而偏移量Δx在不同倾斜角度范围内呈现出不同变化趋势,Δx变化幅度为0.05mm~0.15mm;实验数据与模拟结果变化趋势基本吻合。所建模型和模拟结果对于选择和优化实验工艺参量具有参考价值。
  • [1]

    YANG S, ZHONG M L, ZHANG Q M, et al. Directly rapid fabrication of metal components by laser cladding[J]. Powder Metallurgy Technology, 2002,20(4):234-238(in Chinese).
    [2]

    JEHNMING L. Numerical simulation of the focused powder streams in coaxial laser cladding[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2000,105(1):17-23.
    [3]

    ZEKOVIC S, DWIVEDI R, KOVACEVIC R. Numerical simulation and experimental investigation of gas flow from radially symmetrical nozzles in laser-based direct metal deposition[J]. International Journal of Machine Tool & Manufacture, 2007,47(1):112-123.
    [4]

    YANG X Ch, LEI J B, LIU Y W, et al. Experimental measurement of metal powder stream concentration field in laser manufacturing[J]. Chinese Journal of Lasers, 2006,33(7):993-997(in Chinese).
    [5]

    ZHANG A F, ZHOU Zh M, LI D Ch, et al. Numerical simulation of gas-solid two-phase flow field on coaxial powder nozzle in laser metal direct manufacturing[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2008,42(9):1169-1173(in Chinese).
    [6]

    ZHU G X, LI D Ch, ZHANG A F, et al. Influence of deposited layer's structure on flow field of coaxial powder feeding nozzle[J]. Chinese Journal of Lasers, 2010,37(6):1636-1642(in Chinese).
    [7]

    SHI Sh H, FU G Y. Forming the inside-laser coaxial powder feeding laser cladding and inside-laser coaxial powder feeding nozzle: China, 200610116413.1[P].2006-09-22(in Chinese).
    [8]

    FU G Y. A coaxial delivery device of light, powder and gas for laser cladding manufacturing: China, 201020022781.1[P]. 2010-09-08(in Chinese).
    [9]

    WANG F J. Computational fluid dynamics analysis-principles and application of CFD software[M]. Beijing: Tsinghua University Press,2004:62-89(in Chinese).
    [10]

    LAUNDER B, SPALDING D. Lectures in mathematical models of turbulence[M]. London, UK:Academic Press,1972:49-57.
  • [1] 韦俊尤胡晓冬姚建华 . 激光熔覆沸腾式送粉器气固两相流数值模拟研究. 激光技术, 2012, 36(6): 719-723. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.002
    [2] 孟伟栋石世宏傅戈雁王涛杨轼史建军 . 光内同轴送粉立面堆积成形实验研究. 激光技术, 2015, 39(5): 594-597. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.003
    [3] 盛德仁 . 激光角散射诊断气固两相流粒度及浓度的研究. 激光技术, 2000, 24(3): 163-166.
    [4] 雷定中石世宏傅戈雁 . 激光宽带熔覆光内送粉喷嘴准直气罩研制. 激光技术, 2015, 39(5): 590-593. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.002
    [5] 刘顺洪吉巧杰扬晶 . 钢管激光弯曲成形的数值模拟. 激光技术, 2006, 30(4): 355-359.
    [6] 刘子昂石伟汪诚 . 激光冲击强化残余应力的数值模拟研究. 激光技术, 2017, 41(1): 1-5. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.001
    [7] 杨洪亮金湘中修腾飞费鑫江叶颖 . 钢/铝异种金属光纤激光焊接数值模拟. 激光技术, 2016, 40(4): 606-609. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.031
    [8] 李晓锋周昕卢熙伍波杨泽后陈涌周鼎富侯天晋 . 激光在烟雾中传输特性的数值模拟分析. 激光技术, 2010, 34(3): 381-384. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.027
    [9] 汪建敏周群立姜银方张梦蕾程科升万里赵龑 . 中空激光冲击金属板料变形的数值模拟. 激光技术, 2012, 36(6): 727-730. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.004
    [10] 许伯强刘洪凯徐桂东徐晨光李俊敏 . 基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟. 激光技术, 2014, 38(2): 230-235. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.018
    [11] 高立张永康 . 镍-钴合金杆料激光冲击强化的实验和数值模拟. 激光技术, 2006, 30(5): 507-510.
    [12] 陈根余陈晓锋周聪李时春廖生慧 . 激光深熔焊细长小孔数值模拟与试验研究. 激光技术, 2015, 39(2): 170-175. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.005
    [13] 李贝贝李小将 . 激光输能光电池温度场数值模拟. 激光技术, 2017, 41(4): 537-544. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.016
    [14] 王琪琪任乃飞任旭东 . GH4037镍基高温合金激光打孔相变过程数值模拟. 激光技术, 2018, 42(6): 764-768. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.007
    [15] 王霄陈怡星刘会霞刘长京丁国民 . 激光微造型中烧蚀热场及弹坑的数值模拟. 激光技术, 2007, 31(6): 565-567,580.
    [16] 龙日升刘伟军尚晓峰 . 激光金属沉积成形过程中温度场的数值模拟. 激光技术, 2007, 31(4): 394-396,430.
    [17] 花银群蔡峥嵘陈瑞芳姜辉吉光 . TC4钛合金激光搭接冲击强化的实验和数值模拟. 激光技术, 2010, 34(5): 632-635,639. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.015
    [18] 代保江陈烽张东石杜广庆孟祥卫 . 飞秒激光制备波导型光合波器的数值模拟. 激光技术, 2012, 36(2): 251-254,264. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.029
    [19] 陆靖孙文磊陈子豪邢学峰杨凯欣周浩南刘德明 . 热作模具表面激光熔覆H13的数值模拟及实验研究. 激光技术, 2023, 47(4): 558-564. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.04.018
    [20] 袁红童慧峰李牧孙承纬 . 强激光加载真空中铝靶冲量耦合的数值模拟. 激光技术, 2012, 36(4): 520-523. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.021
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-03
  • 录用日期:  2014-07-14
  • 刊出日期:  2015-03-25

光内送粉喷头空间变姿态粉气流场数值模拟

    通讯作者: 石世宏, shishihong@suda.edu.cn
    作者简介: 姜付兵(1990-),男,硕士研究生,主要从事激光熔覆再制造方面的研究。
  • 1. 苏州大学 机电工程学院, 苏州 215021
基金项目:  江苏省科技支撑计划重点资助项目(BE2012068);江苏省自然科学基金资助项目(BK2012183)

摘要: 光内送粉喷头是一种新型的激光熔覆同轴送粉喷头,具有空心光束、单根粉束指向性好、无干涉、光粉气一体同轴等优势。为了分析喷头倾斜角度和外层准直气流速对粉束汇聚特性的影响,采用FLUENT软件进行模拟计算,对喷头在空间变姿态作业过程中单喷嘴出口粉束的汇聚特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,喷嘴出口粉末质量浓度分布沿x方向服从高斯分布,对称轴上沿-y方向质量浓度先基本保持恒定,后逐渐下降为0kg/m3;随喷头倾斜角度的增大,粉末汇聚长度h不断减小,h变化范围为11mm~17mm,偏移量Δx大致呈增大趋势,Δx变化范围为0.0mm~0.4mm;随外层准直气速度增加,汇聚长度h呈轻微上升趋势,h上升幅度为1mm~2mm,而偏移量Δx在不同倾斜角度范围内呈现出不同变化趋势,Δx变化幅度为0.05mm~0.15mm;实验数据与模拟结果变化趋势基本吻合。所建模型和模拟结果对于选择和优化实验工艺参量具有参考价值。

English Abstract

参考文献 (10)

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