激光制造技术：同轴粉末流动与质量传输研究

"激光制造中同轴粉末流动量和质量传输的研究主要集中在理解和优化激光同轴送粉过程中粉末与气体两相流的动力学行为。这一领域的工作对于提高激光制造的精度和质量至关重要。" 在激光制造领域，同轴粉末流动是关键环节，它涉及到粉末与载流气体的相互作用，形成两相流。这种两相流系统中的动量和质量传输是影响激光制造工艺性能的主要因素。动量传输主要涉及粉末颗粒在气体介质中的运动状态和速度分布，而质量传输则关注粉末在流场中的分布和浓度变化。 该文提出了一种激光同轴送粉的两相流物理模型，这是对这一复杂现象的理论框架。基于气体和固体两相流理论，建立了描述动量和质量传输的数学方程，这些方程有助于理解粉末在激光束中的行为。为了模拟这些过程，开发了基于商业流体动力学软件FLUENT的专用插件，使得能够通过数值模拟来预测粉末流动的动态特性。 同时，研究团队采用了Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) 技术，这是一种非侵入性的流动测量方法，用于检测气体和金属粉末两相流的速度场和浓度场。通过图像处理技术，研究人员开发了专用软件，能有效地分析和解析DPIV数据，从而获取流场的实际测量结果。 实验结果显示，理论模拟与实际试验检测的结果有良好的一致性，这表明所建立的模型和开发的软件工具是有效的，并且可以准确地预测和分析同轴粉末流动的特性。这对于优化激光制造过程，提高成形质量和精度具有重要意义。 关键词涵盖的领域包括激光技术、同轴送粉、两相流、浓度场和速度场的测量、数值模拟、CCD检测以及图像处理技术。这些关键词反映了研究的核心内容和技术手段，强调了在激光制造过程中，对粉末流动特性的精确控制和理解是提升工艺性能的关键。 这篇研究深入探讨了激光制造中同轴粉末流动的动量和质量传输，通过理论建模、数值模拟和实验验证，为优化激光制造工艺提供了有力的理论支持和实用工具。