超音速火焰喷枪气体温度场和压力场的数值模拟

张永昂¹，王引真¹，冯涛¹，孙玉伟²

1. 中国石油大学(华东)机电学院2. 西南油气田安全环保与技术监督研究院

摘 要：超音速火焰喷涂喷枪内的气体状态（温度、压力等）直接影响喷涂粒子的加热、加速效果,从而决定涂层质量。为获取喷枪内温度场、压力场及气体质量分数分布,采用finite-rate化学模型和Realizable k-ε湍流模型进行流体动力学计算。模拟结果显示:O2和C3H8分布直接影响喷枪内燃烧区的位置,从而影响化学能-动能的转变;燃烧室主燃区的位置、大小与温度梯度、燃烧气体成分梯度密切相关;超音速火焰喷涂喷枪内气体压力呈阶梯状分布,所产生的动态压差迫使燃气沿压力梯度传播;燃烧室内高压气体经拉瓦尔管转换,使压降转变为动能。

关键词：超音速火焰喷涂;喷枪;温度场;压力场;数值模拟;