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喷砂除锈工艺流场分析及有限元研究

杨刚  
【摘要】:钢材的锈蚀广泛存在于工业生产中,带来很大的经济损失。因此,除锈一直是科学研究的热题。传统的除锈方法具有很多诸如效率低、污染环境等弊端。为此,本文提出了一种高效环保的除锈方法,即磨料水射流除锈,并对其进行了相关研究。 本文第一部分采用Fluent对非淹没条件下前混合磨料水射流流场进行了仿真模拟。通过对速度场、压力场的分析,研究喷嘴内外流场的流动特性。通过改变喷嘴结构参数,分析比较得出:内锥角a=130,喷嘴出口直径d=3mm,出口圆柱段长径比l/d=3的锥直型喷嘴效果较好。进而优化了喷嘴结构。通过改变喷射的工艺参数,分析比较得出:随着入射压力的增加,射流的速度及对壁面的冲击压力也增加;随着磨粒直径的增加,磨粒速度的衰减逐渐减小;随着体积分数的增加,射流的速度逐渐降低。此结论为工业生产中如何选用射流参数提供了重要的理论依据。 第二部分采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对多粒子连续冲击靶板过程进行了仿真模拟,分析研究靶板材料去除机理。分析结果表明:经过一定次数冲击后,目标靶板去除量会达到一种稳定的状态。随着冲击角度的增加,冲蚀坑的深度不断增加,但是冲蚀面积不断减小;随着磨粒直径的增加,侵蚀体积和侵蚀深度不断增加。


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