【正文】 未定義書簽。 同軸送粉噴嘴模型 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 計算類型及應(yīng)用領(lǐng)域 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 軟件的靈活設(shè)置 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 FLUENT 軟件概述 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 能量守恒方程 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 質(zhì)量守恒定律 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 2 計算流體學(xué)的基本原理 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 送粉方式 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 國內(nèi)研究情況 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 課題 背景 的 與現(xiàn)狀 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 1 目 錄 1 緒 論 ....................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 前言 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 國外研究情況 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 送粉技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 目前送粉技術(shù)存在的問題 ...................................................... 錯誤 !未定義書簽。 流體力學(xué)基本方程 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 動量守恒方程 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 3 FLUENT 軟件介紹 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 網(wǎng)格劃分技術(shù) ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 軟件的基本構(gòu)成 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 4 同軸送粉噴嘴模型的建立 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 同軸送粉模擬計算前處理 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 劃分網(wǎng)格 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 同軸送粉噴嘴的模擬計算步驟 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .......................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 2 激光金屬直接制造 ( LDMM) 技術(shù)是近十幾年來興起的一種先進制造技術(shù) , LDMM 技術(shù)采用高能量激光為熱源 , 以預(yù)置或同步供給金屬粉末或金屬絲為成形材料 , 在金屬基體上逐為金屬零件。在同軸送粉中 , 由于粉末流與激光束同軸輸出 , 所以當(dāng)粉末匯聚性差、匯聚焦距太小時 ( 粉末匯聚焦距是指噴嘴出口到粉末匯聚焦點的距離 ) , 在成形過程中粉末的反彈容易造成噴嘴堵粉而影響零件的成形質(zhì)量 , 國內(nèi)外針對這一問題已做了大量的研究。 楊洗陳等 [ 8~ 10] 研究建立了同軸送粉噴嘴粉末流濃度場和溫度場的理論模 型 , 開發(fā)了一種新型數(shù)字粒子圖像測速 ( DPIV ) 系統(tǒng)來檢測粉末流的濃度場分布 , 并研究了金屬粉末流和載流氣體的動量和質(zhì)量傳輸過程。 課題背景與現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 近年來，采用快速成型制造設(shè)備最積極的地區(qū)是東亞（尤其是韓國、新加坡及我國的香港）。在 Austin 舉行的 2021 年度快速成型制造年會上，許多大學(xué)和公司都推出了各自的成型系統(tǒng)。澳大利亞建立了主要由快速成型制造領(lǐng)域的工業(yè)企業(yè)和學(xué)術(shù)機構(gòu)參與的“歐洲快速原型制造行動（ EARP）”項目。經(jīng)過國內(nèi)多所大學(xué)及公司幾年的努力，已經(jīng)研制開發(fā)與國外 SLA、LOM、 SLS、 FDM 工藝相類似的一批設(shè)備。但快速成型制造技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還不十分廣泛，設(shè)備安裝臺數(shù)不多，目前僅限于大型企業(yè)。南方也已成立多家采用國外設(shè)備的快速成型制造服務(wù)中心，一些公司開始應(yīng)用快速成型制造技術(shù) 開發(fā)新產(chǎn)品。但是不適用于大顆粒粉末的輸送，容易堵塞。 （ 2）轉(zhuǎn)盤式送粉器：是基于氣體動力學(xué)原理，通入的氣體作為載流氣體進行粉末輸送，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。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 4 （ 3）刮板式送粉器：對于顆粒較大的粉末流動性好，易于傳輸。 （ 4）毛細管送粉器：這種送粉器能輸送的粉末直徑大于 。能夠在一定程度上實現(xiàn)精密熔覆中要求的微量送粉，但是它是靠自身的重力輸送粉末，必須是干燥的粉末，否則容易堵塞，送粉的重復(fù)性和穩(wěn)定性差，對于不規(guī)則的粉末輸送，輸送時在毛細管中容易堵，所以只適合于球形粉 末的輸送。由于它是通過送粉輪上的粉勺輸送粉末，對粉末的干燥度要求高，微濕的粉末和超細粉末容易堵塞粉勺，使送粉不穩(wěn)定，精度降低。并且對于超細粉末的輸送不穩(wěn)定，在出粉管處超細粉末容易團聚，發(fā)生堵塞。工作時，載流氣體在氣體流化區(qū)域直接將粉末吹出送至激光熔池。沸騰式送粉器對于粉末的流化和吹送都是通過氣體來完成的，所以避免了前面螺旋式，刮板式等粉末與送粉器元件的機械摩擦，對粉末的粒度和形狀有較寬的適用范圍。一般情況下，較大尺寸的粉末 (顆粒直徑 100μm) 流動性較好，易于傳送，而顆粒直徑較小的粉末 (顆粒直徑 1μm) 容易聚團和粘滯，流動性較差，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，流動性差是超細粉末輸送的難點，由于細粉末的聚團和粘滯，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。所以，對于超細粉末的輸送和實現(xiàn)微沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 6 量輸 送將是以后送粉器研究的重點。 流體力學(xué)基本方程 流體在流動過程中遵循機械運動的普遍規(guī)律 :質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律，由此可導(dǎo)出流體力學(xué)最基本的連續(xù)方程、動量守恒方程（ NavierStokes 方程）和能量守恒方程。 質(zhì)量守恒定律 對固體在空間位置的微元體（如圖 ），質(zhì)量守恒定律可以表述為： [單位時間內(nèi)微元體中流體質(zhì)量的增加 ]=[同一時間內(nèi)流入該微元體的凈質(zhì)量 ] 由此可得質(zhì)量守恒方程（又稱連續(xù)性方程， continuity equation） : ? ? ? ? ? ? 0t v v wx y z???? ???? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） 上式中的后三項是質(zhì)量流密度（通量）（單位時間內(nèi)通過單位面積的流體質(zhì)量） U?的散度。 在數(shù)值傳熱學(xué)中常將上述三式等號右邊的分子粘性作用項作如下變化（以 u – 動量方程為例）： ? ? ? ?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 ?， ， 為動量方程的廣義源項，對照式 ()可得其表達式： ? ?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? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? () 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 9 對于黏度為常數(shù)的不可壓縮流體， Su = Sv = Sw = 0，則式 ()簡化為： ? ? ? ? xpuutu ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () ? ? ? ? ypvvtv ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () ? ? ? ? zpwwtw ??????? ?? 1g ra ddi vdi v U () 其中：????為流體的運動黏度 (m2/s)。 能量守恒方程 對微元體（圖 所示），應(yīng)用能量守恒定律的表述 ： [微元體內(nèi)熱力學(xué)能的增加率 ]= [進入微元體的凈熱流量 ] + [體積力與表面力對微元體做的功 ] 在引入導(dǎo)熱 Fourier 定律，可得用流體比焓 h及溫度 T表示的能量方程： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? hSTpzw