层流气体雾化制粉工艺粉末形貌及雾化机理

摘要：

层流气体雾化制备的金属粉末具有粒径较小且粒度分布窄的优点,目前对层流气体雾化的研究主要集中在工艺参数对雾化效果和粉末特性的影响,其雾化机理仍不完全清楚.本文通过数值模拟和实验分析,系统地研究了层流气体雾化过程中的雾化气体流场、一次雾化和二次雾化机理以及最终的粉末颗粒形态.采用标准k-ε湍流模型,研究了基于De Laval喷嘴的层流雾化单相气体流场,流场呈"项链"状结构,并伴有斜激波的膨胀波团.采用耦合水平集-体积分数法研究了一次雾化和二次雾化机理,并通过雾化实验得到了凝固碎片和粉末,验证了该模型的有效性,数值模拟结果也为层流气雾化制粉技术的实际应用和具体工艺提供了重要参考.研究表明,液柱周围的熔体主要以细丝或韧带的形式剥离,这显示出了增压低维度雾化的特点.二次雾化过程中球形液滴主要基于Rayleigh-Taylor不稳定变形和Sheet-Thinning破碎模式分解破碎,丝状熔体则主要以曲张波表面发生扰动从而引起波谷处破裂的方式进行破碎.

关键词：层流气体雾化、一次雾化和二次雾化、耦合水平集-体积分数法、雾化机理

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分类号：TF123.112;TS211.4;TM2

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家航空发动机;国家科技重大专项;上海青年科技英才扬帆计划;上海市青年科技启明星项目;上海市科委基础研究项目;资助的课题

在线出版日期：2021-08-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：128-142