Теплофизика и теплообмен при формировании защитных покрытий низкотемпературным газодинамическим методом

• Автор: Степаненко, Светлана Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Газодинамические методы формирования покрытий

1.1. Физико-химические принципы формирования защитных покрытий

1.1.1 Основы теории коррозии металлов

1.2 Сравнительный анализ газодинамических методов нанесения

покрытий (преимущества и недостатки).

Глава 2. Физические основы низкотемпературного газодинамического

метода и диагностика параметров сверхзвуковых гомогенных и гетерогенных потоков.

2.1. Физические основы низкотемпературного газодинамического 36 метода.
2.2. Блок-схема реализации низкотемпературного газодинамического метода и её 40 описание.
2.3. Описание газодинамического стенда лабораторного типа
2.4. Методы и средства диагностики параметров сверхзвуковых потоков и свойств 46 покрытий.
2.4.1 Применение лазерной доплеровской анемометрии для диагностики 46 двухфазных потоков
2.4.2 Определение плотности конвективного теплового потока
2.4.3 Определение температуры поверхности покрытия
2.4.4 Экспериментальное определение степени черноты покрытия
2.4.5 Методика испытания термостойких покрытий в 61 высокотемпературных сверхзвуковых потоках.
Г лава 3. Математическая модель течения гетерогенной смеси при
наличии межфазного теплообмена.
3.1. Общая математическая модель одномерного течения гетерогенной 67 смеси в каналах при наличии межфазного теплообмена.
3.2. Упрощенный алгоритм расчета течения гетерогенной смеси в 69 каналах при наличии межфазного теплообмена.
3.2.1. Особенности движения частиц в до - и сверхзвуковых потоках газа-носителя
3.2.2. Алгоритм расчет межфазного теплообмена в гетерогенном потоке
3.3. Течение гетерогенной смеси в микросоплах с большим удлинением
3.4. Газодинамика и математическая модель течения при натекании 81 сверхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду.

3.4.1. Приближенная математическая модель расчета течения при 81 натекании сверхзвукового гетерогенного потока на плоскую преграду.
3.4.2 Модель расчета инерционного движения частиц сверхзвукового 85 гетерогенного потока через ударную волну и сжатый слой.
3.4.3 Анализ режимов инерционного движения частиц в сжатом слое
Глава 4. Физическая модель взаимодействия гетерогенного
сверхзвукового потока с поверхностью.
4.1. Механизм взаимодействия высокоскоростного гетерогенного 98 потока с твердой поверхностью.
4.2. Кинетика взаимодействия частиц с подложкой
4.3. Динамика удара твердой частицы о поверхность
4.3.1 Механическое дробление частиц при ударе
4.3.2 Изменение механических свойств материала частиц при ударе. 1Ю
4.4. Уравнение баланса энергии в зоне удара частицы с подложкой
Глава 5. Влияние параметров гетерогенного потока и других факторов
на эффективность процесса формирования покрытий и их качество
5.1. Влияние температуры и давления гетерогенной смеси в форкамере ускорителя
на скорость частиц и их температуру в момент формирования покрытия.
5.2 Анализ влияния параметров на коэффициент использования порошка в НТГДМ- 137 технологии.
5.2.1 Анализ влияния температуры гетерогенной смеси в форкамере на
коэффициент использования порошка.
5.2.2. Анализ влияния дисперсности гетерогенной смеси на 140 коэффициент использования порошка.
5.2.3. Анализ влияния площади критического сечения сопл Лаваля на 141 эффективность формирования сверхзвуковых гетерогенных потоков.
5.2.4. Влияние расстояния от среза сопла до подложки на качество 143 формирования покрытий.
5.2.5. Влияние шероховатости рабочих поверхностей сопла на качество 146 наносимых покрытий.
Выводы по работе
Список используемой литературы

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ. азв - скорость звука, м/с;
а= у - коэффициент температуропроводности, м2/с;

/ р-с,
/ Р-Ср
Б, - монохроматическая яркость излучения нагретого тела,
С - удельная теплоемкость, Дж/(кг К);
С( - коэффициент аэродинамического трения;
С, - относительная массовая концентрация Его компонента; <1 - диаметр, м;
о - коэффициент диффузии, м2/с;
Еа - энергия активации, Дж/(кг атом);
Б - площадь поперечного сечения канала, м2;
1: - расстояние от ударной волны до преграды, м;
Ь° - энтальпия образования I -го компонента;
Н - расстояние от среза сопла до преграды, м;
сМ = сДТ - термодинамическая, статическая энтальпия, Дж/кг;
=Ср ,с1Т+ь° полная энтальпия i - го компонента, Дж/кг;
Ь - удельная теплота плавления вещества, Дж/кг;
I - характерный размер, м; ш - масса частицы, кг;
М( - молярная масса газа, кг/моль;
пХ1- полное количество частиц 1 - го компонента в объеме; р - давление, Па;
рн - давление окружающей среды (статическое давление), Па;
<3 - количество теплоты, Дж;
ц - плотность теплового потока (удельный тепловой поток), Вт/м2; ср. - плотность внутренних источников тепловыделения, Вт/м2;
К - постоянная рода газа, Дж/(моль гр); радиус, м;
Ям = 8314 Д-%моль.к ' универсальная газовая постоянная; г - текущий радиус, м;

Бсег = Р' г - площадь контакта частицы с подложкой, м ;
Т - температура, К;
Т0- температура заторможенного потока, К;
Тс - статическая температура потока, К; ир - скорость падения частиц на преграду, м/с;
и, V, у - скорости потока по декартовым координатам х, у, г соответственно, м/с;
Д - толщина сжатого слоя, м;
толщина стенки, м; толщина пограничного слоя, м;
У - угол разворота потока в градусах;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с; частота собственных колебаний атомов, с'1;
0 - безразмерная температура; угол наклона стенки сопла в градусах;
к — - коэффициент адиабаты;
хс = (Н - Ь) - длина от среза сопла до ударной волны, м; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 К);

(электродуговая металлизация, газопламенное, плазменное и детонационное напыление). Проведен критический анализ достоинств и недостатков газотермических методов. Отмечена необходимость их модернизации.
2. Проведен сравнительный анализ параметров традиционных газотермических методов и параметров низкотемпературного газодинамического метода, разработанного в МАИ. Показано, что низкотемпературный газодинамический метод имеет значительные преимущества по сравнению с альтернативными газотермическими методами. Это выражается в высоком качестве покрытий, мобильности метода, его высокой производительности, экономичности и экологической чистоте.