激光熔覆粉嘴流场模拟：保护气体与金属粉末交互研究

"激光熔覆中粉嘴流场的数值模拟" 激光熔覆是一种先进的材料表面改性技术，通过高能激光束将金属粉末熔化并快速凝固在基材表面，形成与基材冶金结合的涂层。在这个过程中，粉嘴的设计和流场控制至关重要，因为它们直接影响到粉末的输送效率、熔覆层的质量以及熔覆过程的稳定性。 本文主要研究了激光熔覆过程中粉嘴输出的保护气体-金属粉末两相流场。研究人员建立了相应的计算模型，采用了流行的流体动力学软件FLUENT进行数值模拟。该模型考虑了两相流中的动量传递和质量交换，这在理解和预测粉末流动行为时是至关重要的。通过对模型的计算，可以揭示粉末流场的动态特性。 分析结果显示，粉末流场的中心线速度分布呈现出微小的波动后逐渐增加的规律，大约在粉嘴下方100毫米处开始线性递增。而在水平方向上，速度分布最初在中心线附近达到峰值，随后在径向6至11毫米的范围内线性减小至零。这种分布模式对于理解粉末在空气中的运动轨迹和沉积效率有重要指导意义。 为了验证模型的可靠性，作者还运用数字粒子图像测速（DPIV）技术对同一流场进行了实验测量。计算结果与实验数据吻合良好，进一步证明了所建立的两相流模型的有效性。 激光熔覆中粉嘴的设计直接影响到粉末的喷射效果，而粉末的流动特性则决定了熔覆涂层的均匀性和质量。通过这样的数值模拟，可以优化粉嘴设计，如调整其形状、尺寸和出粉口角度，以改善粉末的输送和熔覆效果。因此，该研究为激光熔覆技术提供了一种科学的分析工具，有助于提升工艺的精确性和效率，对实际工程应用具有重要的参考价值。