Моделювання течії потоку газу з нанокомпозитними вуглецевмісними порошками у надзвуковому соплі
О. В. Шорінов1, С. О. Поливяний2
1Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», вул. Чкалова, 17, 61070 Харків, Україна
2АТ «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 B4C та Ніклю Ni. Встановлено залежність швидкости та температури нанорозмірних частинок B4C 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