同轴送粉喷嘴保护气体流场研究

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1、第44卷第2期2012年4月南京航JournalofNanjinx空航University天大学学报ofAeronautics&AstronauticsV01．44No．2Apr．2012同轴送粉喷嘴保护气体流场研究赵维义1顾蕴松2易德先1胡芳友(1．海军航空工程学院青岛分院，青岛，266041；2．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：为解决飞机结构损伤激先在线修复过程中同轴送粉喷嘴气体保护效果不佳的问题，利用粒子图像测速(Particleimagevelocimetry，PIV)和Fluent软件对喷嘴保护气体流场进行了研究。将喷嘴气流的同轴射流和同轴冲击射流的

2、数值计算结果和实验测量结果进行了比较，分析了喷嘴气流速度变化对流场稳定性的影响．结果表明：喷嘴中心、内环和外环气流流速由内向外递减时可获得稳定的流场f喷嘴中心、内环、外环喷出的气流速度接近一致时，流场比较稳定；喷嘴中心气流速度小于内环和外环的气流速度时，工件表面出现漩涡，破坏了流场的稳定性。关键词：激光技术；同轴送粉喷嘴；气体流场；粒子图像测速中图分类号：0353．5文献标识码：A文章编号：1005-2615(2012)02—0198—06ShieldingGasFlowFieldonCoaxialPowderFeederNozzleZhaoWeiyil，GuYunson92，YiD

3、exianl，HuFangyoul(1．QingdaoBranch，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Qingdao，266041，China；2．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjinx，210016，China)Abstract：Toimprovetheshieldingeffectofgasflowinlaseron-linerepairofaircraftstructuredamage，theshiel

4、dinggasflowfieldoncoaxialpowderfeedernozzlesisstudiedbyparticleimagevelocimetry(PIV)andFluentsoftware．Experimentalandnumericalsimulationresultsofcoaxialjetsandcoaxialimpingingjetsofnozzlegasflowarecompared．Theinfluenceofchangeofnozzlegasvelocityonstabili—tyofflowfieldisanalyzedsystemically．Ther

5、esultsshowthatgasflowfieldtendstobemorestablewhenthevelocityofthree—sectiongasflowdecreasesgraduallyfromcentertoouter．Whenthethree—sectiongasflowvelocityisconsistent，theflowstateisthebest．Whengasvelocityfromcenternozzleissmallerthanthatfromouterring，vortexiscausedontheflat，andthestabilityofgasf

6、lowfieldisdis—turbed．Keywords：lasertechnique；coaxialpowderfeedernozzle；gasflowfield；particleimagevelocimetry(PIV)飞机损伤结构的激光在线修复是以激光熔覆技术为基础、修复损伤的结构件口屯]。同轴送粉喷嘴是激光在线修复系统的关键部件之一，是保证激光修复质量的重要环节之一。同轴送粉具有各向同性的优点，能很好地适应激光扫描方向、速度的变化，适合复杂轨迹运动，在金属基体上逐层修复损伤的金属结构[3]。惰性保护气体在激光在线修复过程中起着非常重要的作用，可起到保护聚焦透镜、输送金属粉末

7、、隔绝熔池及附近高温区域空气的作用，保证修复的质量[‘{]。喷嘴喷出的保护气流是一种柔性的保护气套，保护效果易受气流参数的影响。激光修复过程中，经常会出现气体保护效果不好的问题，周围空气容易混入喷嘴喷出保护气流中，高温金属熔池容易与混入的空气发生反应，生成氧化物和氮化物，影响结构件的修复质量。目前国内外对激光同轴送粉喷嘴的结构参数、收稿日期：2011．07—06；修订El期：2012—01—12通讯作者：赵维义，男。副教授，1960年2月生，E—mail：