【正文】 hyvhxuht h ????????????????? g ra ddi vdi v ????? U （ ） 其中： λ —— 流體 的導(dǎo)熱系數(shù)； hS —— 流體的內(nèi)熱源； Φ —— 由于粘性作用機械能轉(zhuǎn)換為熱能的部分，稱為耗散函數(shù)（ dissipation function），其計算式如下： 2 2 22 2 2Φ 2 + + +u v w u v u w v w div Ux y z y x z x z y?????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?????（ ） 式 ()中， pdivU 系表面力對流體微元體所做的功，一般可以忽略；對理想氣體、液體及固體，可以取 ph cT? ，且 pc 可取為常數(shù)，并把耗散函數(shù) Φ 納入到源項 TS （ TS =hS + Φ ），可得： 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 10 ? ? ? ?pT d i v U T d i v g r a d T Stc? ?? ??? ? ? ?????? （ ） 對不可壓縮流體： ? ? TpTSd i v U T d i v g r a d Ttc ?????? ? ? ?????? （ ） 式 ()， ()， ()， ()及 ()包含 6 個未知量： u， v， w， p， T， ρ ， 還需要補充一個聯(lián)系 p， T， ρ 的狀態(tài)方程，方程組才能封閉： ? ?Tpf ,?? （ ） 對于理想氣體： p RT?? （ ） 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 11 軟件介紹 FLUENT 軟件概述 網(wǎng)格劃分技術(shù) 在使用商用 CFD軟件的工作中，大約有 80%的時間是花費在網(wǎng)格劃分上的，可以說網(wǎng)格劃分的能力高低是決定工作效率的主要因素之一。與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和分塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相比，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分便于處理復(fù)雜外形的網(wǎng)格劃分，而適應(yīng)性網(wǎng)格則便于計算流場參數(shù)變化劇烈、梯度很大的流動，同時這種劃分方式也便于網(wǎng)絡(luò)的細化或粗化，使得網(wǎng)格劃分更加靈活、簡便。還可以用其他網(wǎng)格生成軟件生成與 FLUENT兼容的網(wǎng)格用于 FLUENT計算。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。 軟件的靈活設(shè)置 FLUENT的內(nèi)核部分是用 C語言寫成的，軟件界面則是用 LISP語言的一個分支 Scheme語言寫成的。而 LISP 類型的語言允許高級用戶通過編制自定義函數(shù)改變軟件的外觀，使用戶在使用中可以根據(jù)自己的喜好定沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 12 制界面，這點是 FLUENT 軟件的一個顯著特色。 （ 2） prePDF—— FLUENT用 PDF模型計算燃燒過程的預(yù)處理軟件。 （ 4） TFRID—— FLUENT用于從表面網(wǎng)格生成空間網(wǎng)格的軟件。 上述幾種軟件之間的關(guān)系如下圖所示： 圖 FULUENT軟件各組件之間的關(guān)系 計算類型及應(yīng)用領(lǐng)域 FLUENT可以計算的流動類型包括： （ 1）任意復(fù)雜 外形的二維 /三維流動。 （ 3）定常、非定常流。 GAMBIT 1 設(shè)置幾何參數(shù) 其他 CAD/CAE 軟件 FLUENT 1 網(wǎng)格輸入 /使用； 2 物理模型； 3 邊界條件； 4 物質(zhì)屬性； 5 計算； 6 后處理 TGRID 1 二維三角網(wǎng)格 2 三維四面體網(wǎng)格 prePDF 1 PDF 計算 2 對照表格 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 13 （ 5）牛頓、非牛頓流體流動。 （ 2）熱傳導(dǎo)和對流傳熱相耦合的傳熱計算。 （ 4）慣性（靜止）坐標、非慣性（旋轉(zhuǎn)）坐標中的流場計算。 （ 6）化學(xué)組元混合與反應(yīng)計算，包括燃燒模型和表面凝結(jié)反應(yīng)模型。 （ 8）顆粒、水滴和氣泡等彌散相的軌跡計算，包括彌散相與連續(xù)相相耦合的計算。 （ 10）用一維模型計算風(fēng)扇和換熱器的性能。 （ 12）復(fù)雜表面問題中帶自由面的計算。對于不同的流動領(lǐng)域和模型， FLUENT 軟件甚至還提供了其他幾種解算器，其中包括NEKTON、 FIDAP、幾何模型。 首先打開 Gambit 軟件如圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 15 命令按鈕的步驟可以描述如下： GEOMETRY FACE RECTGANLE 輸入如下： 在矩形上做（ 20,0），（ 20,0）兩點。 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） 八個分裂點，以此做出四個噴口，模型建立完成。 同軸送粉噴嘴的模擬計算步驟 計算工況分為 以下幾種 ： 粉氣同角時匯聚特性數(shù)值模擬 兩 腔錐角變化對匯聚性能影響 ，兩腔的錐角角度同為 60176。 、 70176。 ，粉腔的進口速度為 2m/s，氣腔的進口速度為 。 粉氣非同角時匯聚特性數(shù)值模擬 氣腔進口速度對匯聚性能影響，選取粉 腔的錐角角度為 60176。 、保護氣進口速度分別為 5m/s、 、 10m/s 時粉末的匯聚性能的比較。 、 65176。 、 75176。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 17 5．匯聚過程的計算結(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、氣腔錐角和氣腔進口速度等。 粉腔錐角越大 , 粉末的匯聚焦距越大 ,有利于零件的成形。 粉氣同角時匯聚特性數(shù)值模擬 兩腔錐角變化對匯聚性能影響 以下是兩腔的錐角角度同為 60176。 、 70176。 ，粉腔的進口速度為 2m/s，氣腔的進口速度為 ，結(jié)果見圖 至 。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 18 圖 氣腔和粉腔錐角角度均為 60176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 19 圖 氣腔和粉腔錐角角度均為 65176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 20 圖 70176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 21 圖 氣腔和粉腔錐角角度均為 75176。圖 ，由匯聚點到噴嘴距離可以看出 。 時，粉末的匯聚性能較好。 時，考察氣腔的進口速度分別為 5m/s、 、 10m/s時粉末的匯聚性能。 圖 錐角相同而改變氣腔進口速度為 5m/s時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 22 圖 5m/s時，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 ，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(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，粉末匯聚的體積百分數(shù) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 24 圖 10m/s時，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 90%左右，圖 百分數(shù)在 95%~100%之間，圖 70%~80%之間。由流場模擬結(jié)果可知，氣腔速度過大時，匯聚點附近氣流漩渦加強， 漩渦會攜帶粉末飛出，不僅影響匯聚，而且使粉末浪費。 、進口速度為 2m/s，氣腔的錐角角度為 90176。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 25 圖 氣腔進口速度為 5m/s時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 5m/s時，粉末匯聚的速度矢量圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 26 圖 ，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 ，粉末匯聚的速度矢量圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 27 圖 10m/s時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 10m/s時，粉末匯聚的速度矢量圖 圖 90%~95%之間，圖 示表明粉末匯聚的最高體積百分數(shù)在 80%~85%之間。 選取氣腔進口速度為 ，粉腔的錐角角度分別為 60176。 、 70176。 ，粉末的匯聚性能模擬結(jié)果見圖 。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 60176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 65176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 70176。 時，粉末匯聚的體積百分數(shù) 圖 75176。由此可見，當粉腔錐角角度為 65176。 沈陽理工大學(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。無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，徐老師都給予了我仔細認真的教誨和細致無微的幫助，在此謹向徐老師致以我最誠摯的謝意和最崇高的敬意。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！ 新的生活即將開始，前進的號角已經(jīng)吹響，我會繼續(xù)努力地學(xué)習(xí)，生活和工作，以期用自己的微薄之力來回報母校的培育之情，并為社會的進步做出新的貢獻！ 參考文獻 ,胡國清 ,劉文艷 ,林忠華 .快速原型研究綜述 [J].廈門大學(xué)機電系 .2021 ,巨麗 ,杜詩文 .快速原型制造技術(shù)與進展 [J].太原重型機械學(xué)院學(xué)報 ,2021:255258 .快速成型 先進的 現(xiàn)代制造技術(shù) [J].《鑄造技術(shù)》 .1999,4:3739 4. 王秀峰等 . 快速原型制造技術(shù) .中國輕工業(yè)出版社， 2021 5. 胡曉冬等 . 金屬直接成型技術(shù)的發(fā)展與展望 .工具技術(shù)， 2021（ 10）： 36 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 34 6. 王從軍等 . SLS 成型件的精度分析 [J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報， 2021（ 6）： 7779 附 錄 英文文獻 Numerical simulation of powder flow field on coaxial powder 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 35 nozzle in laser metal direct manufacturing Anfeng Zhang amp。 Zhimin Zhou amp。 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 i