شبیه‌سازی عددی و آشکارسازی جریان دوفازی گاز- پودر فلز در فرایند پوشش‌دهی لیزر

فناوری پوشش‌دهی به وسیله لیزر، در سال‌های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته ‌است. پاشش پودر توسط گاز حامل از طریق نازل‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت و کنترل فرآیند پوشش‌دهی توسط لیزر دارد، لذا، مطالعه‌ی آن اهمیت دارد. در این پژوهش، جریان دو فازی گاز-پودر فلز خروجی از نازل در یک فرآیند پوشش‌دهی توسط لیزر، شبیه سازی عددی شده و به منظور تایید شبیه‌سازی عددی، نتایج آن با نتایج حاصل از بررسی تجربی جریان خروجی از نازل مقایسه می‌شود. شبیه‌سازی به صورت پایا، سه بعدی و توسط نرم افزار انسیس سی اف ایکس انجام گرفته است. بررسی تجربی توسط آشکارسازی جریان پودر انجام میشود. نتایج بررسی تجربی و شبیه‌سازی عددی انطباق مناسبی با هم دارند. در قسمت بعدی، اثرات پارامترهای مختلفی مانند دبی ذرات، دبی گاز حامل و گاز محافظ بر تمرکز ذرات مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج شبیه‌سازی نشان میدهد با کاهش دبی گاز حامل، میزان بیشینه تمرکز ذرات افزایش می‌یابد و مکان تمرکز ذرات به خروجی نازل نزدیکتر می‌شود. همچنین، افزایش دبی پودر، تنها تمرکز ذرات را افزایش می‌دهد و بر سایر پارامترهای جریان پودر بی تاثیر است. تغییر در دبی گاز محافظ نیز اثری بر رفتار جریان پودر ندارد.

Numerical Simulation and Visualization of Gas-Metal Powder Flow in Laser Cladding Process

Laser cladding technology has received much attention in recent years. Injection of powder by carrier gas through the nozzles plays an important role in the quality and control of the laser cladding process, so it is important to be studied. In this study, a twophase flow of gaspowder metal from the nozzle in a lasercladding process is numerically simulated and compared with the results of an experimental study of the nozzle output to confirm the numerical simulation. The threedimensional simulation was carried out steadily by Ansys CFX software. Experimental study is carried out by the visualization of powder flow. The results of the experimental study and the numerical simulation are in good agreement. In the next section, the effects of various parameters such as particle flow rate, carrier gas flow rate and shielding gas flow rate on particle concentration are investigated. The simulation results showed that by decreasing the carrier gas flow rate, the maximum concentration of particles increases and the particles concentration location gets closer to the nozzle outlet. Also, increasing the powder flow rate only increases the concentration of the particles and has no effect on the other parameters of the powder flow. The change in the shield gas flow rate also has no effect on the powder flow behavior.