等离子体喷涂中颗粒加热过程数值模拟-表面技术.pdfVIP

表面技术 第45 卷 第9 期 ·18 · SURFACE TECHNOLOGY 2016 年09 月 等离子体喷涂中颗粒加热过程数值模拟 1,2,3,4 2,3,4 2,3,4 2,3,4 2,3,4 2,3,4 何翔 ，刘敏 ，文魁 ，杨焜 ，闫星辰 ，王凯 （1.中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083 ；2.广东省新材料研究所，广州 510650 ； 3.现代材料表面工程技术国家工程实验室，广州 510650 ； 4.广东省现代表面工程技术重点实验室，广州 510650 ） 摘 要：目的 研究颗粒在等离子体喷涂中的加热过程及影响因素。方法 使用Fluent 软件对处于等离子 射流中颗粒的加热过程与状态进行求解计算，根据计算结果分析了喷距、颗粒直径与颗粒材料对颗粒加 热状况与内部温度梯度的影响。结果 对于不同的喷距，在颗粒升温过程中，颗粒表面温度高于中心温 度；在颗粒降温过程中，颗粒表面温度低于中心温度，并且降温过程中的表面- 中心温差远小于升温过 程中的表面- 中心温差。在颗粒升温过程中，其内部存在不同的加热阶段。对于不同的直径，虽然大颗 粒比小颗粒能进入射流中心更深的位置，但小颗粒的加热效果更好。表面- 中心温差随着颗粒直径的增 大而增大，三种不同直径的颗粒的表面- 中心温差变化曲线都表现出相似的趋势。对于不同材料的颗粒， 热导率越低的颗粒，其表面- 中心温差越高，越难以完全熔化。结论 喷距、颗粒直径与颗粒材料对颗粒 加热状况和内部温度梯度有很大的影响，该模拟结果能为分析颗粒与等离子体之间的传热提供参考。 关键词：等离子喷涂；颗粒；加热过程；交互作用；表面- 中心温差；数值模拟；Fluent 中图分类号：TG174.442 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2016)09-0018-07 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.09.003 Numerical Simulation of Particle Heating Process in Plasma Spray HE Xiang1,2,3,4, LIU Min2,3,4, WEN Kui2,3,4, YANG Kun2,3,4,YAN Xing-chen2,3,4,WANG Kai2,3,4 (1.College of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China; 2.Guangzhou Research Institute of Non-ferrous Metals, Guangzhou 510650, China; 3.National Engineering Laboratory for Modern Materials Surface Engineering Technology, Guangzhou 510650, China; 4. Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangzhou 510650, China) ABSTRACT: Objective To study the heating process of particles in plasma spray and influence factors. Methods The heating process and state of particles in plasma spray