【摘要】：微細(xì)球形金屬粉末廣泛運用于各行各業(yè),其中氣霧化制粉具有粒徑小、冷卻速度高、球形度好、含氧量低等特點。緊耦合霧化器作為氣霧化技術(shù)核心部件相關(guān)研究備受關(guān)注。隨著近年數(shù)值模擬和可視化技術(shù)的發(fā)展,在研究緊耦合霧化器幾何參數(shù)、氣相流場、氣液作用、粒徑分布方面發(fā)揮重要而獨特的作用,氣液混合一直是流體力學(xué)工作者們的人們研究主題。生產(chǎn)實踐已表明在同樣霧化條件下,微細(xì)球形鋁粉一次粒度分級的細(xì)粉(d50≤10μm)收率,導(dǎo)液管尾緣經(jīng)過修形和未修形的能夠提高10%-30%,達到了50%-85%,緊耦合霧化器導(dǎo)液管經(jīng)過修形能夠提高霧化效率,但是其摻混霧化機理尚未有人研究,對此深入研究具有重要意義。本文主要從事氣霧化制粉核心部件緊耦合霧化器的改進和參混原理研究。文中對二維緊耦合霧化器開展氣相模擬,搭建氣霧化射流紋影裝置和開展相關(guān)實驗;結(jié)合實驗開展緊耦合霧化器氣液混合數(shù)值模擬;研究三維噴嘴末端尾緣修形對氣霧化影響。首先對二維緊耦合噴嘴“開渦”、“閉渦”流場結(jié)構(gòu)研究基礎(chǔ)上研究了多種工況下流場“桶型”波和膨脹區(qū)位置和分布。并開展空氣和水的兩相模擬,研究氣液作用核心參混區(qū)域為氣流下端和回流區(qū)邊界的剪切層,并發(fā)現(xiàn)回流區(qū)形狀改變,并且總是趨于平衡的過程。在對緊耦合噴嘴流場特性分析的基礎(chǔ)上,搭建了射流紋影實驗裝置。隨著壓力的增加,緊耦合霧化器氣流膨脹區(qū)將增大,同時增加了霧化角。環(huán)孔霧化器也具有分流作用,氣液混合流場中出現(xiàn)回流區(qū)波動以及波動周期T=2 ms、降溫物理現(xiàn)象。小突片結(jié)構(gòu)和鋸齒結(jié)構(gòu)強化混合,鋸齒導(dǎo)液管孔具有改變羽狀射流的情況。8鋸齒霧化效果優(yōu)于4鋸齒。提出一種穩(wěn)定生產(chǎn)的新型導(dǎo)液管,通過二維氣相數(shù)值模擬研究了不同工況下不同構(gòu)型對抽吸壓力的影響,并分析不同結(jié)構(gòu)下射流波系變化以及影響因素。最后,根據(jù)前者研究,進行三維導(dǎo)液管尾緣修形(鋸齒形/無修)的氣相流場模擬,捕捉流場結(jié)構(gòu)和參數(shù)分布,數(shù)值表明無修噴嘴流場結(jié)構(gòu)呈環(huán)形分布,參數(shù)分布較均勻;鋸齒形噴嘴流場比較復(fù)雜,鋸齒是產(chǎn)生流向渦的核心區(qū)域,在一個齒根處產(chǎn)生7對等值異向的流向渦。流向渦對產(chǎn)生的卷吸運動強化氣流與周圍介質(zhì)的摻混,導(dǎo)致密度、速度和溫度的局部變化(改變流場結(jié)構(gòu)、增加剪切作用、影響降溫速率),同時被動增加了軸線壓力,增加氣液比。這些變化都是有利于制取細(xì)粉的關(guān)鍵。
[Abstract]:Micro spherical metal powder is widely used in various industries, among which the gas atomization powder has the characteristics of small particle size, high cooling rate, good globality and low oxygen content. As the core components of gas atomization technology, the tightly coupled atomizer has attracted much attention. With the development of numerical simulation and visualization technology in recent years, it plays an important and unique role in the study of geometric parameters of tightly coupled atomizer, gas phase flow field, gas-liquid action and particle size distribution. Gas-liquid mixing has always been the subject of study by fluid mechanics workers. The production practice has shown that under the same atomization conditions, the yield of the fine powder (d50 鈮，

本文編號：2310249