شبیه‌سازی عددی و آشکارسازی جریان دوفازی گاز- پودر فلز در فرایند پوشش‌دهی لیزر | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 11، شماره 5، آذر و دی 1400، صفحه 183-197 اصل مقاله (1.08 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2021.9562.3157 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد باقر مهکی1؛ مهدی نیلی احمد آبادی* 2؛ احسان فروزمهر2 | ||
| 1کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان | ||
| 2دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان | ||
| چکیده | ||
| فناوری پوشش‌دهی به وسیله لیزر، در سال‌های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. پاشش پودر توسط گاز حامل از طریق نازل‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت و کنترل فرآیند پوشش‌دهی توسط لیزر دارد، لذا، مطالعه‌ی آن اهمیت دارد. در این پژوهش، جریان دو فازی گاز- پودر فلز خروجی از نازل در یک فرآیند پوشش‌دهی توسط لیزر، شبیه سازی عددی شده و به منظور تأیید شبیه‌سازی عددی، نتایج آن با نتایج حاصل از بررسی تجربی جریان خروجی از نازل مقایسه میشود. شبیه‌سازی به صورت پایا، سه بعدی و توسط نرم افزار انسیس سی اف ایکس انجام گرفته است. بررسی تجربی توسط آشکارسازی جریان پودر انجام میشود. نتایج بررسی تجربی و شبیه‌سازی عددی انطباق مناسبی با هم دارند. در قسمت بعدی، اثرات پارامترهای مختلفی مانند دبی ذرات، دبی گاز حامل و گاز محافظ بر تمرکز ذرات مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان میدهد با کاهش دبی گاز حامل، میزان بیشینه تمرکز ذرات افزایش می‌یابد و مکان تمرکز ذرات به خروجی نازل نزدیکتر میشود. همچنین، افزایش دبی پودر، تنها تمرکز ذرات را افزایش میدهد و بر سایر پارامترهای جریان پودر بی تأثیر است. تغییر در دبی گاز محافظ نیز اثری بر رفتار جریان پودر ندارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پوشش دهی لیزر؛ تمرکز پودر؛ شبیه سازی عددی؛ فاز گسسته | ||
| مراجع | ||
|
[1] نبوی س، فرشیدیان فر ا، فرشیدیان فر م (1398) اساس لیزر و کاربرد آن در صنعت روز. مجله علمی مهندسی مکانیک 71-61 :(4)28.
[2] Toyserkani E, Corbin S (2005) Laser Cladding. 1st edn. CRC Press, Florida.
[3] Tan H, Zhang F, Wena R, Chen J, Huang W (2012) Experiment study of powder flow feed behavior of laser solid forming. Opt Laser Eng 50(3): 391-398.
[4] Liu J. Li L, (2005) Effects of powder concentration distribution on fabrication of thin-wall parts in coaxial laser cladding. Opt Laser Technol 37(4): 287-292.
[5] Zekovic S, Dwivedi R, Kovacevic R (2007) Numerical simulation and experimental investigation of gas–powder flow from radially symmetrical nozzles in laser-based direct metal deposition. Int J Mach Tool Manu 47(1): 112-123.
[6] Wen SY, Shin Yc, Murthy JY, Sojka SE (2009) Modeling of coaxial powder flow for the laser direct deposition process. Int J Heat Mass Tran 52(25-26): 5867-5877.
[7] Tabernero I, Lamikiz A, Ukar E, de Lacalle L, Angulo C, Urbikain G (2010) Numerical simulation and experimental validation of powder flux distribution incoaxial laser cladding. J Mater Process Tech 210(15): 2125-2134.
[8] Morville S, Carin M, Carron D, Le Masson P, Gharbi M, Peyre P, Fabbro R (2012) Numerical Modeling of Powder Flow during Coaxial Laser Direct Metal Deposition –Comparison between Ti-6Al-4V Alloy and Stainless Steel 316L. In: COMSOL Conference, Milan.
[9] Lin, J (1999) Concentration mode of the powder stream in coaxial laser cladding. Opt Laser Technol 31(3): 251-257.
[10] Yang, N (2009) Concentration model based on movement model of powder flow in coaxial laser cladding. Opt Laser Technol 41(1): 94-98.
[11] Wang Z, Zhang A, Shang X (2009) 3-D Design and Numerical Simulation of Two-Phase Flow in the Laser Rapid Prototyping Coaxial Powder Delivery System. Tsinghua Sci Technol 14(1): 200-205
[12] Balu P, Leggett P, Kovacevic R (2012) Parametric study on a coaxial multi-material powder flow in laser-based powder deposition process. J Mater Process Tech 212(7): 1598-1610.
[13] هاشمی پرپنچی م، مؤیدی م، جباری ا (1397) شبیه‌سازی عددی جریان دو فازی ذرات معلق در هوا و مطالعه پیرامون رفتار ذرات گردوغبار تحت شرایط مختلف جوی و فرآیند رسوب ذرات گرد و غبار. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 264-251: (2)8.
[14] جمشید اصلی د، عباسی ع (1392) شبیه سازی عددی دوفازی جریان و انتقال حرارت نانوسیال‌ها در میکرو چاه حرارتی با استفاده از مدل مخلوط همگن. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 63-51 :(2)3.
[15] پرواز ف، رفعی ر، طالبی ف (1397) بررسی اثرات تغییر قطر لوله خروجی آئروسیکلون بر عملکرد آن در جریان دو فازی گاز و قطره. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 53-45 :(2) 48.
[16] خالقی ح، صدوقی ا (1400) بررسی عددی پاشش اسپری اتانول و استون در محیط گازی. نشریه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر 7-7 :(5)53.
[17] ANSYS Inc (2013) ANSYS 14 CFX Userguide.
]18[ طاهریان غ، نیلی احمدآبادی م، ضابطیان م، کرباسی‌پور م (1393) بررسی دوبعدی جریان جابجایی آزاد حول یک استوانه افقی داغ غوطه ور در آب با استفاده از تکنیک PIV. نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 117-107 :(1)4. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,163 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 906 |
||