【正文】 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 流體力學(xué)基本方程 ........................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軟件的基本構(gòu)成 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 同軸送粉噴嘴的模擬計(jì)算步驟 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 楊洗陳等 [ 8~ 10] 研究建立了同軸送粉噴嘴粉末流濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的理論模 型 , 開發(fā)了一種新型數(shù)字粒子圖像測(cè)速 ( DPIV ) 系統(tǒng)來檢測(cè)粉末流的濃度場(chǎng)分布 , 并研究了金屬粉末流和載流氣體的動(dòng)量和質(zhì)量傳輸過程。經(jīng)過國(guó)內(nèi)多所大學(xué)及公司幾年的努力，已經(jīng)研制開發(fā)與國(guó)外 SLA、LOM、 SLS、 FDM 工藝相類似的一批設(shè)備。 （ 2）轉(zhuǎn)盤式送粉器：是基于氣體動(dòng)力學(xué)原理，通入的氣體作為載流氣體進(jìn)行粉末輸送，這種送粉器適合球形粉末的輸送，并且不同材料的粉末可以混合輸送，最小粉末輸送率可 1g/min。由于它是通過送粉輪上的粉勺輸送粉末，對(duì)粉末的干燥度要求高，微濕的粉末和超細(xì)粉末容易堵塞粉勺，使送粉不穩(wěn)定，精度降低。一般情況下，較大尺寸的粉末 (顆粒直徑 100μm) 流動(dòng)性較好，易于傳送，而顆粒直徑較小的粉末 (顆粒直徑 1μm) 容易聚團(tuán)和粘滯，流動(dòng)性較差，通常傳送這樣尺寸的粉末是非常困難的 [17]，所以，在同步送粉器中，流動(dòng)性差是超細(xì)粉末輸送的難點(diǎn)，由于細(xì)粉末的聚團(tuán)和粘滯，而導(dǎo)致送粉不連續(xù)和送粉量不均勻，得到的熔覆層厚度不均勻、表面質(zhì)量差、嚴(yán)重精密熔覆和微成型的質(zhì)量。 在數(shù)值傳熱學(xué)中常將上述三式等號(hào)右邊的分子粘性作用項(xiàng)作如下變化（以 u – 動(dòng)量方程為例）： ? ? ? ?2uu v u u wdiv Ux y y x y z z xu u u u vx x y y z z x x y xwdiv U div gradu Sz x x? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ???? ? ? ???? ? ??? () 據(jù)此，將上述動(dòng)量方程寫成以下矢量形式（忽略體積力）： ? ? ? ? ? ? xpSuutu u ???????? g ra ddi vdi v ??? U () ? ? ? ? ? ?d iv d iv g r a d vv pv v Sty? ??? ?? ? ? ???U () ? ? ? ? ? ? zpSwwtw w ???????? g ra ddi vdi v ??? U () 其中： wS S Su ?， ， 為動(dòng)量方程的廣義源項(xiàng)，對(duì)照式 ()可得其表達(dá)式： ? ?u u v wS d i vUx x y x z x x? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? () ? ?v u v wS d i vUx y y y z y y? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? () ? ?w u v wS d i vUx z y z z z z? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? () 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 9 對(duì)于黏度為常數(shù)的不可壓縮流體， Su = Sv = Sw = 0，則式 ()簡(jiǎn)化為： ? ? ? ? xpuutu ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () ? ? ? ? ypvvtv ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () ? ? ? ? zpwwtw ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () 其中：????為流體的運(yùn)動(dòng)黏度 (m2/s)。除了 GAMBIT之外，可以生成FLUENT網(wǎng)格的網(wǎng)格軟件還有 ICEMCFD、 GridGen等等。 （ 4） TFRID—— FLUENT用于從表面網(wǎng)格生成空間網(wǎng)格的軟件。 （ 2）熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱相耦合的傳熱計(jì)算。 （ 10）用一維模型計(jì)算風(fēng)扇和換熱器的性能。 然后通過 GEOMETRY FACE 將矩形分裂成兩部分 再在矩形上做（ 5,25），（ 5,25）， （ ,25），（ ,25），（ ,25），（ ,25），（ ,25），（ ,25） 八個(gè)分裂點(diǎn)，以此做出四個(gè)噴口，模型建立完成。 粉氣非同角時(shí)匯聚特性數(shù)值模擬 氣腔進(jìn)口速度對(duì)匯聚性能影響，選取粉 腔的錐角角度為 60176。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 17 5．匯聚過程的計(jì)算結(jié)果與分析 根據(jù)同軸送粉匯聚過程的分析可知，影響同軸送粉匯聚性能和匯聚焦距的因素有很多，主要有粉腔間隙、粉腔錐角、氣腔錐角和氣腔進(jìn)口速度等。 ，粉腔的進(jìn)口速度為 2m/s，氣腔的進(jìn)口速度為 ，結(jié)果見圖 至 。 時(shí)，粉末匯聚的體積百分?jǐn)?shù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 21 圖 氣腔和粉腔錐角角度均為 75176。 圖 錐角相同而改變氣腔進(jìn)口速度為 5m/s時(shí)，粉末匯聚的體積百分?jǐn)?shù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 22 圖 5m/s時(shí)，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 ，粉末匯聚的體積百分?jǐn)?shù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 23 圖 ，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 10m/s時(shí)，粉末匯聚的體積百分?jǐn)?shù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 24 圖 10m/s時(shí)，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 90%左右，圖 百分?jǐn)?shù)在 95%~100%之間，圖 70%~80%之間。 選取氣腔進(jìn)口速度為 ，粉腔的錐角角度分別為 60176。 時(shí)，粉末匯聚的體積百分?jǐn)?shù) 圖 65176。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 32 致 謝 本論文是在徐麗導(dǎo)師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下而完成的。 Bingheng Lu Received: 23 October 2021 / Accepted: 5 April 2021 / Published online: 25 April 2021 SpringerVerlag London Limited 2021 Abstract In the laser metal direct manufacturing, gas–solid twophase flow theory is adopted to simulate the flow field of powders in coaxial nozzle to fabricate plex parts of pact structure. The separate model in FLUENT is used to evaluate the concentration distribution rule and the focusing characteristics of the powder flow field. The results indicate that the focal concentrations of the coaxial powder nozzle in radial direction and axial direction are approximately obeyed by the Gaussian distribution. When the cone angle of coaxial nozzle is invariable, the cone ring gap is smaller, the focal point concentration in the powder flow field is bigger。 σk and σs are respectively the turbulent Prandtl number of turbulent kiic energy k and ε dissipation rate。 70176。 subscripts i and j are just subscripts for the velocity ponents and the space coordinates. According to Launder’s remended numerical value and the experimental validation, where σk=, s 1:3, C1=, C2= , Cu= 0:09. Discrete phase track putation equation In FLUENT software, the track of a dispersed phase particle is solved by the force balance on the particle in a Lagrangian reference frame (following the particle coordination). The force balance equates the particle inertia with the force acting on the particle, and can be written as Where u is the pressive gas velocity, up is the particle’s velocity, gx is the acceleration of gravity at x direction. FD is the drag force per mass for powder, ρP is the density of powder, Fx is other forces in the calculation process. In Eq. 3, it loses sight of thermal force (when considering heat transfer), Brown force (to deal with the particle of inferior microcosmic size), Saffman force (to deal with the particle of inferior microcosmic size), the inertia (the additional quality force is caused by the flow field around the particles accelerating) and the gravity [8]. 3 Numerical putation of flow field in and out of the nozzle Discrete model and grid selections The multiphase behavior of the discrete model is simulated by FLUENT. Particle phase will be treated as discrete phase if its volume percentage of granule phase is less than 10%. 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 39 Otherwise, the particle phase will be treated as fluid. In this discrete model, the gas track, the velocity and concentration field in and out of the powder field are puted. According to focus principle and columniform putation area of the nozzle, a 2D axisymmetric model is built up, of whic