[发明专利]激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流流场的数值模拟方法

摘要

本发明提供一种激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流流场的数值模拟方法，涉及激光制造技术领域。该方法首先得到粉末物性参数和同轴送粉喷嘴的材料参数及结构参数；再进行参数标定获得仿真实验参数，根据同轴送粉喷嘴结构参数建立同轴送粉喷嘴三维计算模型，并利用离散元方法建立粉末颗粒模型和同轴送粉喷嘴粉末颗粒运动的离散元仿真模型，然后采用计算流体力学方法建立同轴送粉喷嘴气‑粉两相模型，进而得到同轴送粉喷嘴的气‑粉流场分布情况。本发明提供的激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流流场的数值模拟方法，充分考虑了气‑粉两相之间的作用关系以及离散相粉末颗粒物性等因素对粉流流场的影响，从而准确获得了同轴送粉喷嘴粉流流场分布情况。

主权项

1.一种激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流流场的数值模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、通过试验获取同轴送粉喷嘴粉末颗粒的物性参数，通过测量获取同轴送粉喷嘴的材料参数及结构参数；步骤2、根据所述粉末颗粒的物性参数，在离散元软件中建立同等物性参数下的仿真实验，并将仿真结果与步骤1中的试验结果进行比对，标定仿真实验参数并优化；步骤3、利用优化后的仿真实验参数建立离散相粉末颗粒模型；步骤4、根据同轴送粉喷嘴的结构参数，建立1∶1比例大小的同轴送粉喷嘴三维计算模型，并导入到所建立的离散相粉末颗粒模型中，得到同轴送粉喷嘴粉末颗粒运动的离散元仿真模型；步骤5、利用计算流体力学方法，将所述同轴送粉喷嘴三维计算模型导入至计算流体力学软件，建立同轴送粉喷嘴的气‑粉两相流模型，进而建立离散元与计算流体力学之间的耦合联系，对同轴送粉喷嘴粉流流场进行数值模拟，得到同轴送粉喷嘴的气‑粉流场分布情况；步骤6、在送粉工艺参数和同轴送粉喷嘴结构、材料参数与仿真一致的基础上，进行同轴送粉实验研究，对比仿真结果与实验结果的粉末流场指标，验证仿真结果的准确性。