پديد آورنده :
مهكي، محمدباقر
عنوان :
شبيه سازي عددي و بررسي تجربي جريان دوفازي گاز- پودر فلز در فرايند پوشش دهي به وسيله ليزر
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان،دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 86ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص.ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
مهدي نيلي احمدآبادي، احسان فروزمهر
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
توصيفگر ها :
پوشش دهي توسط ليزر , تمركز ذرات , مدل اويلري-لاگرانژي , مدل اختلاط
تاريخ نمايه سازي :
94/1/29
استاد داور :
احمد سوهانكار اصفهاني، محمدرضا توكلي نژاد
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/09/25
چكيده فارسي :
چكيده فناور پوششدهي به وسيله ليزر در سالها اخير مورد توجه زياد قـرار ـ گرفته است در اين فرايند از يك منبع حرارتي ليزر برا لايهنشـاني يـك ـ ـ فلز دلخواه بر رو يك زيرلايه استفاده ميشود ماده لايهنشاني مـيتوانـد ـ ـ به روشها مختلف به سطح كار برسد اما درميان اين روشها تزريق پـودر ـ كه در پوششدهي به وسيله ليزر به كار گرفتـه مـيشـود از روشهـا ديگـر ـ ـ ــ ـ دقيقتر و كارآمدتر است پاشش پودر توسط گاز حامل از طريق نازلها نقـش ـ تعيينكنندها در كيفيت و كنترل فرآيند پوششدهي توسـط ليـزر دارد بـه ـ ـ ـ همين علت مطالعه آن مورد اهميت ميباشد در اين پاياننامه جريـان دو ـ فاز گاز پودر فلز خروجي از نازل در يك فرآيند پوششدهي توسط ليـزر ـ شبيه ساز شده و به منظور تأييد شبيهساز عدد نتايج آن بـا نتـايج ـ ـ حاصل از بررسي تجربي جريان خروجي از نازل مقايسه ميشود شبيهساز به صورت پايا سه بعد و توسط نرم افزار ANSYS CFX انجام گرفته است بـه ـ دليل كسر حجمي اندك از اثرات ذرات بر رو گاز حامل و خود ذرات صـرف ـ نظر شده است نتايج شبيهساز عدد بيـانگر آن اسـت كـه جريـان پـودر ـ ـ ـ ـ ـ خروجي از نازل به سه ناحيه همگرايي تمركز و واگرايي تقسـيم ميشـود ـ ـ به منظور بررسي تجربي جريـان جريـان توسـط فـلاش مرئـي و سـپس از آن ـ ـ ـ ـ ـ ـ عكسبردار ميشود نتايج بررسي تجربي و شبيهساز عدد انطباق مناسـبي ـ با هم دارد در قسمت بعد پاياننامه اثرات پارامترها مختلفي مانند زاويه بين نازلها چگالي ذرات و دبي گاز حامل و گاز محافظ بر تمركـز ـ ذرات به صورت عدد مورد بررسي قرار گرفته است نتايج نشان ميدهـد در ـ محدوده پارامترها انتخاب شده كاهش دبي گاز حامل باعث افزايش تمركز ذرات شده و تأثير بر طول و عرض ناحيه تمركز ندارد افزايش دبي گـاز ـ محافظ نيز تأثير بر تمركـز ذرات نـدارد همچنـين كـاهش زاويـه بـين ـ ـ ـ ـ ـ ـ نازلها باعث افزايش طول ناحيه تمركز و دورتر شدن آن از خروجـي نـازل ـ ـ ميشود افزايش چگالي ذرات نيز باعث افزايش تمركز جرمـي ذرات ميشـود ـ ـ در قسمت ديگر پاياننامه هوا محيط نيز وارد ميدان حل شده و چگـونگي ـ كشيده شدن آن به حوضچه مذاب شبيهساز ميشود در اين شبيهساز از مدل دوفاز اختلاط برا بررسي كسر حجمي هوا در هندسه موجود و يك هندسـه ـ ديگر بهره گرفته شده است با مقايسه كسر حجمي هوا در ناحيـه تمركـز ـ ـ ذرات مشخص شده است كه در هندسه جديـد كسـر حجمـي ذرات در حوضـچه ـ ـ ـ ـ مذاب كمتر از هندسه قبلي است كلمات كليد پوششدهي توسـط ليـزر شبيهسـاز عـدد تمركـز ـ ـ ـ ـ ـ ذرات مدل اويلر لاگرانژ مدل اختلاط هشت
چكيده انگليسي :
108 Numerical Simulation and Experimental Investigation of Gas Metal Powder Flow in Laser Cladding Process Mohammad Bagher Mahaki mb mahaki@me iut ac ir Date of Submission 2015 01 17 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mahdi Nili Ahmadabadi m nili@cc iut ac ir Ehsan foroozmehr eforoozmehr@cc iut ac irAbstract Laser cladding process includes transferring a desired material to a substrate and melting it by a laserheat source The purpose of this process is depositing a thin layer of a desired metal on a substrate Different geometries of deposition can be obtained by moving substrate in 2D plane There are severalmethods for transferring the deposited material to the substrate powder injection pre placed powder onthe substrate and wire feeding Laser cladding by powder is the most effective method among thesemethods because in powder injection method there is no direct contact with the melt pool and the laserbeam can pass through the stream of powder particles Many researchers have studied exhaust gas powderflow from nozzles since the powder feed behaviors have important influences on the deposited layerquality In the present work exhaust gas powder flow from nozzles in a laser cladding process has beensimulated For verification of simulation results the powder flow was investigated experimentally Threedimensional 3D multi phase gas powder flow structures of radially symmetrical nozzles are modeled The jet gas powder flow problem was treated as a steady state turbulent flow The fluid flow wasconsidered regardless of the particles flow Simulation results show that flow exhausted from nozzlesdivided into three regions convergence region focus region and divergence region In experimental sectionof this study the powder flow was visualized by flash light The numerical results are in good agreementswith experimental results In the second part of thesis the effect of some parameters on powder flowbehavior was studied The results illustrate that decreasing career gas flow rate leads to an increase inpowder flow concentration and does not affect focus region length and width It can be noticed from resultsthat increasing or decreasing protective gas flow rate has not any influence on powder flow behavior Also the simulation results indicate that a decrease in nozzle angles leads to increase in focus region length anddistance between focus region and nozzle tip It can be summarized that increase in powder particle densityincreases powder concentration and does not affect powder flow shape The presence of oxygen in moltenpool results in oxidation through laser cladding process The phenomenon of oxidation leads to a lowquality clad Because of the importance of this effect in the last part of this study the ambient air has beenconsidered in solution domain In fact an inhomogeneous mixture model has been used to simulate mixingambient air and argon gas The aim of this simulation is to know how ambient air enters in molten pool Inorder to decreasing air volume fraction in molten pool a new geometry for nozzles has been developed Inthis geometry the area between nozzles was closed Also air volume fraction at planes with differentdistances from nozzle tip was reported and compared for new and old geometries As a result it can benoticed that the air volume fraction in focus region has been optimized in the new geometry Keywords Laser Cladding Powder concentration Numerical Simulation Eulerian Lagrangian Mixture Model
استاد راهنما :
مهدي نيلي احمدآبادي، احسان فروزمهر
استاد مشاور :
محسن دوازده امامي
استاد داور :
احمد سوهانكار اصفهاني، محمدرضا توكلي نژاد
