Численное моделирование охлаждения мелкодисперсного металлического порошка в различных газовых средах

Аннотация

В данной статье рассматривается охлаждение металлических частиц, полученных методом PREP, в различных газообразных средах, таких как аргон, гелий и их смеси. Основной интерес в данном исследовании представляют траектория, дальность полета, скорость кристаллизации и охлаждения полученных частиц. Данные, полученные в ходе данного исследования, необходимы для разработки и создания полноценного плазменного оборудования. Анализ условий формирования сферических металлических порошков при воздействии плазменных струй на основе принятой концепции физической и тепловой модели дуги необходим для расчета распределения векторов скорости потока и температуры при моделировании процесса. Для корректного получения установленных нестационарных математических моделей необходимо также знать геометрические характеристики плазменной установки, расход плазмообразующего газа, электромагнитные параметры дуги, свойства и состав расплавленного металла и ряд других факторов. В первую очередь решалась задача по выбору плазмообразующего и технического газа для заполнения рабочей камеры плазменной установки. Рассчитаны свойства газов, которые будут необходимы для дальнейшего математического моделирования физических процессов взаимодействия металлических частицам с газовой средой рабочей камеры. По результатам математического моделирования охлаждения частиц можно сделать однозначный вывод, что газовая среда с преобладанием гелия является оптимальным вариантом заполнения технологической камеры, служащей для охлаждения и сбора получаемого металлического порошка, т.к. охлаждение происходит в 4 раза быстрее, чем в чистом аргоне.