Моделювання течії потоку газу з нанокомпозитними вуглецевмісними порошками у надзвуковому соплі
О. В. Шорінов$^{1}$, С. О. Поливяний$^{2}$
$^{1}$Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», вул. Чкалова, 17, 61070 Харків, Україна
$^{2}$АТ «МОТОР СІЧ», просп. Моторобудівників, 15, 69068 Запоріжжя, Україна
Отримано: 10.12.2020; остаточний варіант - 05.11.2021. Завантажити: PDF
Сучасні технології одержання вуглецевих наноструктур спираються на багаторічний досвід розвитку метод нанесення покриттів. Останні тенденції в області формування вуглецевих наноструктур пов’язані з комплексними технологічними процесами фізико-технічного оброблення, коли на основі традиційних метод одержують мікроструктури, які потім повністю або частково модифікуються в наноструктури. При цьому розглядається можливість утворення частини наноструктур в газовому потоці, з тим, щоб використовувати їх в якості острівців зростання інших наноструктур на оброблюваній поверхні. Умовами формування певних структур є енергетичний стан частинок, фізико-механічні властивості матеріялів частинок та підложжя. У роботі представлено результати комп’ютерного моделювання із визначення швидкости та температури частинок нанокомпозитних метало-матричних порошків у надзвуковому соплі. Сформульовано проблему необхідности визначення параметрів твердої частини порошку в двофазному надзвуковому потоці. Швидкість і температура частинок порошку є найважливішими параметрами, від яких залежить можливість формування покриття, а також їх фізико-механічні характеристики. Одержано поля розподілу швидкости та температури потоку в соплі та вільному просторі від зрізу сопла до підложжя. При виборі порошкових матеріялів для дослідження було враховано службове призначення покриттів та їх властивості. У даній роботі моделювання проведено для частинок порошку карбіда Бору B$_{4}$C та Ніклю Ni. Встановлено залежність швидкости та температури нанорозмірних частинок B$_{4}$C в каналі сопла від параметрів газового потоку на вході нього. Одержані результати є важливим етапом розроблення оптимальних технологічних процесів напилювання з вибором раціонального співвідношення між швидкістю та температурою частинок, що напилюються.
Ключові слова: нанокомпозитні покриття, надзвукове сопло, холодне напилювання, мікро- і нанопорошки, двофазний потік.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i05/0601.html
PACS: 45.50.-j, 47.10.ab, 47.27.nd, 47.40.Ki, 52.77.Fv, 81.15.-z