Введение к работе
Актуальность темы. Современное состояние и перспективы развития науки и техники ряда отраслей стимулируют интерес к теоретическим и экспериментальным исследованиям многофазных течений. Большую актуальность тема исследований представляет в связи с развитием технологий струйного газодинамического напыления. Такие технологии включают в себя несколько взаимосвязанных процессов, протекание каждого из которых определяется большим числом факторов. Многопараметрическая задача поиска действенных способов управления струйными процессами не позволяет простым пересчетом всех возможных вариантов находить оптимальные режимы нанесения покрытий. Это обстоятельство приводит к необходимости исследования влияния начальных параметров и геометрии системы "сопло - обтекаемое тело" на характеристики течения в газодисперсных струях. В настоящее время детально исследованы некоторые режимы истечения сверхзвуковых струй, однако, эти исследования сопряжены с ракетно-космическими приложениями и не соответствуют режимам, требуемым технологиями получения покрытий.
С технологий нанесения покрытий тесно связана задача получения порошковых материалов. При этом важное значение имеет контроль за дисперсным составом материала и изучение способов управления им.
Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью теоретического и экспериментального изучения процессов течения газодисперсной струи и способов управления режимом обтекания затупленного тела, а также исследование механизмов управления процессом получения порошковых материалов применительно к технологиям нанесения покрытий.
Цель работы:
- численное моделирование процессов обтекания затупленных тел газодисперсными струями, оценка способов управления ими;
экспериментальное исследование течения газодисперсной смеси около тела;
экспериментальное изучение механизмов получения ультрадисперсных частиц.
Научная новизна работы. Разработан алгоритм для многопро цессорного расчета двухмерного газодисперсного сверхзвукового тече ния с локальными дозвуковыми зонами с использованием процессор* i860. Получены зависимости, описывающие влияние начальных пара метров газодисперсной струи на структуру течения в диапазоне, обус ловленном технологиями напьшения (число Маха от 1.8 до 3, степені нерасчетности от 0.5 до 3). Показано, что существует минимум энерге тических затрат для достижения требуемых режимов обтекания затуп ленного тела. Развита методика для экспериментального изучение струйного обтекания затупленных тел газодисперсными струями. Полу чены экспериментальные результаты влияния отскока частиц на функ цшо распределения частиц по размерам перед торцом обтекаемого тела Получены зависимости влияния параметров струи и концентрации рас твора на размер и концентрацию аэрозолей ультрадисперсных частиц получаемых путем распыливания соляных растворов.
Практическая значимость. В рамках изучения процессов і струйных технологиях получения материалов и нанесения покрьітиі разработаны способы управления этими процессами. Сформулирован ные рекомендации могут быть использованы при разработке газодина мических технологических установок для струйного напыления мелко дисперсных порошков.
Основные положения, выносимые на защиту.
- Получение зависимости влияния начальных параметров струї
на ее структуру и на процесс взаимодействия дисперсной фазы с обте
каемым телом.
- Результаты исследования механизмов управления газодис
перепой струей с целью достижения параметров, обусловленных техне
логиями получения покрытий. Рекомендации по управлению характеристиками га зо дисперсных струй.
Метод измерения генерируемых аэрозолей посредством диагностического комплекса на базе анализатора дифференциальной Электр оподвижности частиц.
Методика управления процессом получения ультрадисперсных частиц из растворов.
Достоверность работы обеспечивалась обоснованным выбором математической модели, сравнением результатов численного моделирования с результатами других авторов и экспериментальными результатами, проведением тестовых измерении.
Апробация работы. Основные результаты представленной работы докладывались на Всероссийских и международных конференциях: '2nd International Aerosol Symposium IAS" (Москва, 1994 г.), International School-Seminar "Nonequilibrium Processes And Their Applications" (Минск, 1994 г.), "Вычислительные технологии - 94" (Новосибирск, 1994 г.), XII Международная конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью" ^Звенигород, 1995 г.), "Гагаринские чтения" (Москва, 1995 г.), 1st International Conference on Nonequilibrium Processes in Nozzles and Jets ^Москва, 1995 г.).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 7 парных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-шя, трех глав, заключения, содержит 200 страниц, 126 рисунков, 6 таб-шц и список литературы из 93 названий.