PDF《电极感应熔化气雾化制粉技术中非限制式喷嘴雾化过程模拟》

17 (2018)

170201 的二次雾化进行数值模拟. 非限制式环缝喷嘴雾化 的几何模型与边界条件如图

2 所示, 该模型由气室 和雾化室两部分组成, 金属包围的气室连接着进气 口和喷管出口, 将气室的边界作为壁面来处理 [16] . 由于真正的雾化室是巨大的, 需要考虑的只有喷嘴 出口下很小的一部分 (Φ86 mm *

180 mm). 几何 模型采用二维轴旋转对称模型, 选择下边界为旋转 轴, 雾化室的上边界和左边界与大气连通, 视为压 力出口. 为了避免高温合金熔体接触陶瓷导流管与 中间包被污染, 非限制式环缝喷嘴的合金熔体入口 位置设计为空腔体. 高温合金熔体入口位置边缘 与大气连通, 视为压力出口. 高温合金母材在超高 频感应线圈中熔化, 并以一定速度落入非限制式喷 嘴系统, 高温合金熔体入口视为速度入口. 实验选 用气体为氩气, 进气压力为

4 MPa. 将氩气进口视 为压力进口, 其余为固壁边界条件. 实验材料采用 某牌号镍基高温合金, 对应的熔体参数如表

1 所列. 模拟实验的合金类型为镍基高温合金, 合金液流直 径为4 mm;

进气口压力为4 MPa;

喷嘴类型为非限 制式环缝喷嘴. 图1非限制式环缝喷嘴截面图 Fig. 1. The cross-sectional image of the free-fall atomizer. 图2非限制式环缝喷嘴二维轴对称模型图 Fig. 2. Computational grid for the free-fall atomizer. 表1某牌号镍基高温合金熔体参数表 [23] Table 1. Physical properties of a certain Ni-based superalloy [23]. 参数 热容/J・kg?1・K?1 热导率/W・m?1・K?1 黏度/mPa・s 表面张力/mN・m?1 密度/kg・m?3 数值

720 29.6 0.05 1.84

7705 2.2 EIGA制粉实验 为了验证喷嘴模拟的准确性, 开展了 EIGA 制 粉实验, 制粉实验采用自主设计的第三代EIGA 生 产制粉设备, 如图

3 所示. EIGA 制备的工艺参数 与模拟实验的工艺参数一致. 图3自主设计的第三代 EIGA 制粉生产设备 Fig. 3. Home-made EIGA equipment.

3 非限制式喷嘴的主雾化模拟 3.1 主雾化模拟的条件设置 利用商用CFD软件FLUENT, 运用VOF多相 流模型, 求解连续方程、 Navier-Stokes 输运方程和 动量守恒方程等, 来实现对高速气体和粉末高温合 金熔体流动之间相互作用的模拟. 采用大涡模拟湍 流模型 (LES) 对此类超音速问题进行模拟, 它........