粒子を含む高温噴流の熱流動解析

含有颗粒的高温射流的热力学分析

基本信息

批准号：
05240203
负责人：
神山新一
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05240203/
关键词：
噴流粒子乱流数値解析電磁場プラズマ溶射

项目摘要

粒子を含むプラズマ噴流が基板に衝突する場合の熱流動特性を精度よく解析するための数理モデルを構築した。特に、粒子の熱伝導率が低い場合には、粒子の内部温度分布をも考慮しなければならないので、高温噴流中での微粒子の挙動に関してラグランジュ法を適用して解析を行った。なお、高温噴流の特徴である流体の物性値の温度依存性と輻射損失の影響を支配方程式に組み込み、乱流モデルとしては、κ-εモデルを用いている。混入粒子として,粒径=10〜50μmのアルミナ,ニッケル,タングステンの3種類を選び,具体的な計算を行った結果,粒子が高温噴流中で溶融した状態で基板に到達し、均質な皮膜を形成するための最適な粒子径の条件を明らかにした。次に、粒子濃度が大きい場合に問題となる粒子の壁面への衝突と粒子間衝突を考慮した場合の垂直管内下降流を対象に粒子濃度分布の変化をモンテカルロ法を用いて解析し、無衝突の場合との比較により、衝突の影響を明らかにした。さらに,プラズマ噴流への電磁場の影響を明らかにするために、高周波電磁場を作用させた場合の粒子を含む高温噴流の熱流動解析を行い、電磁場の操作により噴流の温度場の制御が可能なこと、および注入粒子の融点到達温度を正確に予測してプラズマ溶射プロセスの最適条件を求め得る計算法を確立した。

构建数学模型以准确分析包含颗粒的血浆射流与底物碰撞时。特别是，当颗粒的热导率较低时，还必须考虑颗粒的内部温度分布，因此分析是通过应用Lagrange方法来确定颗粒在高温射流中的行为进行的。流体的物理特性的温度依赖性是高温喷气机的特征，以及辐射损失的影响，并将其纳入管理方程式中，并将κ-ε模型用作湍流模型。选择了三种类型的混合颗粒：氧化铝，镍和钨，颗粒大小为10-50μm，并进行了混凝土计算，以确定以高温喷射中熔化的状态熔化底物的颗粒的最佳粒径条件，并形成同质膜。接下来，使用蒙特卡洛方法分析了颗粒浓度分布的变化，以在考虑与墙壁表面和颗粒间碰撞发生碰撞时，在垂直管内的向下流动，这在粒子浓度很大时是一个问题，并且通过将它们与无碰撞的人进行比较，从而揭示了碰撞的效果。此外，为了阐明电磁场对等离子体喷射的影响，我们对应用高频电磁场进行了高温喷气机的热流量分析，该射流含有颗粒，并确定了计算方法，并确定可以通过电磁场来控制射流的温度来控制射流的温度，从而可以通过电磁场来控制该温度，从而能够准确地进行电磁场，并可以很好地控制射流。熔点并确定血浆喷涂过程的最佳条件。