Исследование теплофизических процессов при образовании и взаимодействии с преградой высокоскоростных капельных потоков в вакууме

• Автор: Пономарев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Введение
ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи
1.1. Существующие методы получения монодисперсных капельных потоков конструкционных материалов
1.1.1. Метод Вернейля
1.1.2. Плазменные покрытия
1.2. Ударное взаимодействие капель жидкости с преградой
1.2.1. Общие замечания к проблеме
1.2.2. Ударное взаимодействие с преградой капель незатвердевающих жидкостей
1.3. Газовыделение конструкционных материалов при их диспергировании
1.3.1. Содержание газов в конструкционных материалах из алюминиевых сплавов
1.3.2. Механизм выделения газов при диспергировании конструкционных материалов
1.3.3. Влияние различных факторов на содержание газов в конструкционных материалах
1.4. Обоснование преимуществ метода вакуумного диспергировании конструкционных материалов
Глава 2. Экспериментальное исследование процессов образования монодисперсных капельных потоков при центробежном диспергировании конструкционных материалов в вакууме
2.1. Разработка экспериментальной установки для исследования теплофизических процессов при диспергировании конструкционных материалов в вакууме
2.1.1. Задачи экспериментальных исследований
2.1.2. Конструкция экспериментальной установки
2.1.3. Конструкция технологической камеры
2.1.4. Диспергирующее устройство
2.2. Особенности протекания физических процессов при диспергировании конструкционных материалов в вакууме
2.2.1. Некоторые особенности процессов центробежного диспергирования вращающейся заготовки

2.2.2. Определение фокусировки электронного пучка
2.2.3. Особенности поглощения электронного пучка в камере ВЭЛУ.
Картина уноса массы с заготовки
2.2.4. Влияние величины потока энергии при диспергировании конструкционных материалов
2.2.5. Роль инерционных перегрузок при центробежном диспергировании
конструкционных материалов
2.2.6. Дополнительные особенности формирования кинжальной формы заготовки при вакуумном диспергировании конструкционных материалов
2.3. Основные критерии подобия при диспергировании конструкционных материалов
2.4. Форма капель в момент отрыва
2.5. О зонах метастабильности термодинамического состояния в процессе центробежного диспергирования конструкционных материалов в вакууме
2.6. Влияние теплового режима конструкционного материала на процесс диспергирования в вакууме
2.7. Механизмы потерн устойчивости поверхности расплава и образования монодисперсного капельного потока
Глава 3. Разработка методики расчета диффузии и паровыделения
в вакуум летучих компонентов диспергируемого вещества
3.1. Особенности испарения компонентов сплавов алюминия
3.2. Диффузия и паровыделение в каплях
3.2.1. Диффузия в шаре при граничных условиях третьего рода
3.2.2. Расчет диффузии и паровыделения с использованием известных решений для теплопередачи
3.3. Диффузии н паровыделение на заготовке
3.3.1. Интегральная методика расчета диффузионных потоков летучих компонентов и паровыделения
3.3.2. Расчет расходов паров магния с полосы нагрева диспергируемого тела
3.4 Оценка величины минимального расхода паров
3.4.1 Основные допущения

3.4.2. Паровыделение капель
3.4.3 Выделение водорода

3.4.4 Парогазовыделение из ванны расплава и твердой поверхности заготовки (сплав АМгб)
3.4.5 Геттерный механизм «сверхбыстрой» вакуумной откачки смеси паров магния и водорода
Глава 4. Исследования процессов, протекающих при ударном взаимодействии монодиснерсных капельных потоков с преградой в атмосферных условиях и в вакууме
4.1. Расчетно-теоретический анализ газодинамических процессов, протекающих при ударном взаимодействии капли с преградой в газовой атмосфере
4.1.1. Схема взаимодействия капли с преградой в периферийной зоне в атмосфере инертного газа
4.1.2.Физическая модель основных газодинамических процессов
4.2. Особенности гидродинамических и тепловых процессов при ударном взаимодействии высокоскоростных капель с преградой и последующей их кристаллизацией в вакууме
4.2.1 Равновесная кристаллизация жидкой капли при высокоскоростном соударении с преградой
4.3 Анализ характеристик слитка, полученных при высокоскоростном взаимодействии капель диспергированного металла с преградой в вакууме
Выводы
Литература

подходит по ряду причин, в том числе и особенностям характеристик блоков питания. Для таких пушек широко практикуется метод оценки размера луча путем поверхностного «прижога», сфокусированным пучком толстого, считаемого полубескопечной средой, плоского металлического образца. Суть применения метода заключается в следующем. Электронный пучок системой отклонения луча пушки быстро переводится на образец и оставляется неподвижным до момента появления на нем сначала небольшой жидкой ванпы расплава и далее до момента стабилизации размера этой ванны. Диаметр полученного таким образом пятна «прижога» поверхности трактовался, как диаметр электронного пучка. Ниже показано, что в общем случае это неправильно.
Рассмотрим температурное поле в полубесконечном теле при нагреве его поверхности точечным источником тепла мощностью N при принятых совпадающими теплофизических характеристиках тела в твердом и жидком состояниях (малоуглеродистая сталь, коэффициенты теплопроводности А. = Я, = 40 Вт/мК, температуропроводности ас = я, = 10-1СГг’м2/с). Используя известное решение аналогичной задачи для бесконечного тела [33], легко получить, что искомое решение задачи о прогреве полубесконечного тела имеет вид:
в=±еф-1—- в = ~тА. Ро=е1 юн
4* 7 24Го' 2М’ г2 1 и
Отметим, что при достаточно большом безразмерном времени 3*0 асимптотически устанавливается стационарный режим прогрева, когда безразмерная температура 0 во всех точках достигает предельного значения
0 = — 0.08 (2.2)

Используя решение [33, задача 68], можно приблизительно принять, что безразмерная температура 0 достигает предельного значения 0от (с погрешностью менее 10%) при 3*о = Зш ~ 100. Тогда абсолютное время достижения установившегося
Зч>, г2
значения температуры в точке радиуса г составит: ти

Используя величину коэффициента температуропроводности для углеродистой стали, эту формулу можно представить в виде : т<о~10-т2, мм
На практике время тв будет иметь несколько большую величину, поскольку в расчетах пренебрегалось затратами тепла на плавление и утечками тепла за счет излучения с обогреваемой поверхности.