常温羟基磷灰石涂层模拟：粉体气射流喷涂研究

"羟基磷灰石粉体喷涂气固两相流数值模拟" 本文主要探讨了羟基磷灰石粉体喷涂过程中涉及的气固两相流数值模拟技术，这是一种常温下的涂层制备方法，相比传统的热喷涂或化学、电化学方法，具有无相变、操作简便和成本低廉的优势。作者张文涛和张雷来自吉林大学机械科学与工程学院，他们通过建立二维对称模型来研究拉瓦尔喷嘴内部和外部的气固两相流场。 首先，研究中提到了拉瓦尔喷嘴，这是一种特殊设计的喷嘴，能产生高速气流，常用于各种喷涂工艺。通过有限体积法，研究人员分析了不同参数如喷涂距离、喷嘴出口半径、喉部半径和入口压强对气相轴线速度和颗粒速度的影响。这种分析对于理解和优化喷嘴结构以及喷涂过程至关重要。 文章中引用了其他学者的工作，如Jen等人对气固两相流场中激波影响的研究，Gartner对冷喷涂工艺和喷嘴优化的探讨，以及李文亚和鞠霞等人对冷喷涂特性和单相可压缩气体流场的分析。这些研究为本课题提供了理论基础和技术参考。 在数学模型部分，文章展示了计算区域的构成，包括拉瓦尔喷嘴、直管段和自由射流区，并采用二维对称模型进行简化。喷嘴出口半径、自由射流区喷涂距离和喉部半径作为变量进行研究。此外，网格划分对于数值计算的精度至关重要，文章中提到使用了32000个网格单元，并经过验证确保网格的无关性。 数值计算部分，研究采用了拉格朗日离散相模型，以欧拉-拉格朗日方法描述连续相的可压缩气体和离散相的羟基磷灰石颗粒。这种方法允许研究者追踪颗粒轨迹并分析颗粒与气体之间的相互作用。 这项工作通过数值模拟深入理解了羟基磷灰石粉体喷涂过程中的气固两相流行为，旨在优化喷嘴设计和喷涂参数，提高涂层的质量和效率。该研究对于生物医学涂层领域的进步，特别是羟基磷灰石涂层的制备技术，具有积极的推动作用。