Исследование процессов ускорения и взаимодействия частиц с преградой в условиях газодинамического напыления

• Автор: Клинков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 138 с.

Оглавление
Введение
Глава 1. Движение газа в условиях ХГН
$1.1 Ускорение газа в сопле большого удлинения
1.1.1. Экспериментальное определение параметров газового потока на срезе плоского сверхзвукового сопла
1.1.2. Расчет параметров газа внутри сопла
Заключение
$1.2. Исследование сверхзвуковых струй воздуха, истекающих из сопла прямоугольного сечения
1.2.1. Обзор. Интегральные соотношения связи параметров в сверхзвуковых затопленных струях
1.2.2. Результаты экспериментов по изучению сверхзвуковых затопленных струй воздуха
1.2.3. Истечение перерасширенной струи
Заключение
$1.3 Натекание струи на плоскую безграничную преграду
1.3.1. Обзор. Взаимодействие сверхзвуковых струй с преградой
1.3.2. Экспериментальные результаты и обсуждение
Заключение
Глава 2. Ускорение мелких твердых частиц газом
$2.1. Ускорение частиц в сопле
2.1.1. Расчет скорости частиц в сопле
2.1.2. Экспериментальное определение скорости частиц
2.1.3. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по скорости частиц
Заключение
$2.2. Задача оптимизации параметров сопла по скорости частиц в момент удара
2.2.1. Картина движения газа и частиц
2.2.2. Модель расчета параметров газа и частиц
2.2.3. Результаты по оптимизации параметров сопла по скорости частиц в момент удара
2.2.4. Определение температуры частиц в момент удара
Заключение
$2.3. Экспериментальное исследование деформации и соединения микрочастиц с преградой при высокоскоростном ударе
2.3.1. Экспериментальная установка и методы измерений

2.3.2. Результаты микроскопических исследований
2.3.3. Зависимость деформации от скорости удара
Заключение
Глава 3. Развитие возможностей метода газодинамического напыления
§3.1. Теплообмен струи с преградой. Температура поверхности
3.1.1. Обзор. Управляющие параметры теплообмена струи с преградой
3.1.2. Экспериментальная установка и методики измерений
3.1.3. Определение коэффициента теплопередачи
3.1.4. Исследование пристенной струи
3.1.5. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по теплообмену
3.1.6. Определение температуры поверхности преграды при натекании струи
Заключение
£3.2. Исследование взаимодействия двухфазного потока с нагретой поверхностью
3.2.1. Экспериментальная установка
3.2.2. Экспериментальные результаты
Заключение
£3.3. Напыление с возможностью возбуждения реакций синтеза
3.3.1. Обзор. Основные управляющие параметры протекания реакций синтеза
3.3.2. Условия возбуждения реакций синтеза при газодинамическом напылении
3.3.3 Экспериментальная установка и результаты исследований
3.3.4. Анализ покрытий
Заключение
Результаты и выводы
Список условных обозначений Список литературы

Введение
Большой интерес к процессам взаимодействия многофазных потоков с преградой связан с созданием и развитием новых технологий нанесения порошковых покрытий, получения новых материалов, модификации поверхности и т. д.
Основное число публикаций по этому вопросу посвящено процессам взаимодействия с преградой высокотемпературных газопорошковых струй (газ + расплавленные частицы), используемых в технологиях плазменного (Жуков М.Ф., Солоненко О.П., Кудинов В.В. и др.), газопламенного (M.F. Smith, M.L. Thorpe и др.), детонационного (Гавриленко Т.П., Уль-яницкий В.Ю., Шоршоров М.Х., Харламов Ю.А. и др.) напыления и т. д.
В данной работе представлены результаты исследования взаимодействия с поверхностью низкотемпературных газопорошковых струй (газ + твердые частицы), проводимого с целью дальнейшего развития научных основ метода холодного газодинамического напыления (ХГН) и разработки на его основе новых технологий.
В ранее проведенных исследованиях (Алхимов А.П., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И., Папырин А.Н.) была показана возможность соединения с подложкой мелких частиц в твердом состоянии, выявлены некоторые особенности их ударного взаимодействия с преградой, определены условия формирования покрытий для ряда порошковых материалов, позволяющие разрабатывать физические и математические модели.
Однако практика использования метода ХГН поставила ряд проблем и привела к необходимости детального исследования основных физических процессов, ответственных за конечные свойства получаемых материалов и покрытий. Таким образом, возникли задачи по определению связи параметров взаимодействующих объектов с характеристиками, получаемых в результате этого материалов и покрытий.
Вопросы ускорения мелкодисперсных частиц в плоских сверхзвуковых соплах представляют значительный интерес применительно к процессу “холодного” газодинамического напыления (ХГН), и важны как с практической, так и с научной точки зрения. В связи с этим задача научного исследования основ метода ХГН является актуальной. Опыт работ по ХГН показывает, что наиболее важную роль в процессе нанесения покрытий этим способом играет скорость взаимодействия частиц с подложкой. Данные вопросы являются важными применительно к задаче оптимизации процесса ускорения частиц в плоских сверхзвуковых соплах и оптимизации на этой основе технологического процесса напыления.

Рис. II Фотографии начального участка плоской струи при различных нерасчетностях (указаны рядом с фотографиями).