Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

Разработка конструкции исполнительного оборудования, реализующего процесс генерации капель микро- и нанодиапазона

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2021-12-1-38-45

Полный текст:

Аннотация

Моделирование процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале, определение конструктивных особенностей и оптимальных параметров сопла плазмотрона является одним из перспективных направлений в развитии плазменных технологий. Целью данной работы являлось моделирование процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале и определение конструктивных особенностей и оптимальных геометрических параметров сопла плазмотрона, которое должно обеспечивать формирование необходимых направлений плазменных потоков для образования на поверхности капли жидкого металла поверхностных волн под действием исследуемых неустойчивостей.

Одной из главных задач является рассмотрение процесса формирования плазменной струи и течения электродуговой плазмы. Для получения мелкоразмерных частиц одним из главных параметров является скорость течения плазмы. Необходимо, чтобы скорость истечения плазмы была близка к сверхзвуковой. Увеличение скорости до сверхзвуковой возможно добиться за счёт конструкции сопла плазмотрона, а именно конструктивной особенностью и размерами газового канала, в котором образуется плазма. Также при моделировании учитывались размеры сопла плазмотрона, т. е. устройство должно обеспечивать сверхзвуковое течение плазмы при возможно меньших геометрических размерах.

В результате исследований получены модели процессов распределения скоростей и температур в плазмообразующем канале при минимальных и максимальных диаметрах канала. Определены конструктивные особенности и оптимальные геометрические параметры сопла плазмотрона: диаметр на входе 3 мм, диаметр выходной 2 мм.

Разработана и спроектирована конструкция исполнительного оборудования, реализующая исследуемый процесс генерации капель микро- и наноразмерного диапазона. Изготовлено сопло плазмотрона, формирующее необходимые направления плазменных потоков для образования на поверхности капли жидкого металла поверхностных волн под действием исследуемых неустойчивостей. Разработан алгоритм управления исполнительным оборудованием, реализующем процесс генерации капель микро- и наноразмерного диапазона.

Об авторах

М. А. Кузнецов
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета
Россия

ул. Ленинградская, 26, г. Юрга 652055



Д. П. Ильященко
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета; Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Адрес для переписки: Ильященко Д.П. – Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета, ул. Ленинградская, 26, г. Юрга 652055, Россия

e-mail: mita8@rambler.ru



А. В. Крюков
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета
Россия

ул. Ленинградская, 26, г. Юрга 652055



С. А. Солодский
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета
Россия

ул. Ленинградская, 26, г. Юрга 652055



Е. В. Лаврова
Приазовский государственный технический университет
Украина

ул. Университетская, 7, г. Мариуполь 87500



Е. В. Верхотурова
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

ул. Лермонтова, 83, г. Иркутск 664074



Список литературы

1. Chinakhov D.A., Vorobjev A.V., Tomchik A.A. Simulation of Active Shielding Gas Impact on Heat Distribution in the Weld Zone. Materials Science Forum, 2013, no. 762, pp. 717‒721. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.762.717

2. Chinakhov D.A.,Vorobjev A.V.,Gotovshchik Y.M. Simulation of wind Influence on the thermal processes in gas-shielded welding. Applied Mechanics and Materials, 2014, no. 682, pp. 91‒95. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.682.91

3. Temlyancev M.V., Starikov V.S., Kondrat'ev V.G. [Modeling of temperature fields and the deformation resistance in cylindrical billets during heating from a hot fit for rolling]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. CHernaya metallurgiya. [Proceedings of higher educational institutions. Ferrous metallurgy], 2000, no. 6, pp. 51‒54 (in Russian).

4. Tashev P, Koprinkova-Hristova P, Petrov T, Kirilov L, Lukarski Y.J. Mathematical Modeling and Optimization of Parameters of the Mode for Tungsten-Inert Gas Remelting with Nanomodification of the Surface Layer. Journal of Materials Science and Technology, 2016, vol. 24, no. 4, pp. 230–243.

5. Peng J, Yang L. Mathematical model on characteristics of V groove molten pool during MIG welding. CIESC J., 2016, no. 67 (S1), pp. 117‒126. DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20160625

6. Kumar N., Bandyopadhyay A. Simulation of the Effects of Input Parameters on Weld Quality in Laser Transmission Welding (LTW) Using a Combined Response Surface Methodology (RSM)-Finite Element Method (FEM) Approach. Lasers in Engineering, 2017, vol. 36, no. 4, pp. 225‒243.

7. Bilenko G.A., Khaibrakhmanov R.U., Korobov Y.S. Computer Simulation in Developing the Technology of Welding High-Tensile Steel Sheets. Metallurgist, 2017, no. 61(3‒4), pp. 265‒270. DOI: 10.1007/s11015-017-0487-8

8. Kuznetsov M.A., Solodsky S.A., Kryukov A.V., Ilyaschenko D.P., Verkhoturova E.V. Study of the Effect of Shielding Gas on the Plasma Flow of an Electric Arc and on the Droplet of a Molten Metal. Plasma Physics Reports, 2021, no. 1, pp. 11‒17. DOI: 10.1134/S1063780X21010098

9. Kuznetsov M.A., Zernin E.A., Danilov V.I., Zhuravkov S.P., Kryukov A.V. Optimization of the Modification Parameters of a Deposited Metal by Nanostructural Fibers of the Aluminium Oxyhydroxide. Nanotechnologies in Russia, 2019, vol. 13, no. 9–10, pp. 521–530. DOI: 10.1134/S1995078018050087

10. Eggers J., Villermaux E. Physics of liquid jets. Reports on Progress in Physics, 2008, no. 71(3), pp. 036601. DOI: 10.1088/0034-4885/71/3/036601

11. Hornung J., Zikin A., Pichelbauer K., Kalin M., Kirchgaßner M. Influence of cooling speed on the microstructure and wear behaviour of hypereutectic FeCr-C hardfacings. Materials Science and Engineering A, 2013, no. 576, pp. 243‒251. DOI: 10.1016/j.msea.2013.04.029

12. Katsich C., Badisch E., Roy M., Heath G.R., Franek F. Erosive wear of hardfaced Fe-Cr-C alloys at elevated temperature. Wear, 2009, no. 267(11), pp. 1856‒1864. DOI: 10.1016/j.wear.2009.03.004

13. Ilyaschenko D.P., Kryukov A.V., Lavrova E.V., Kuznetsov M.A., Verkhoturova E.V. Determination of the Parameters of Transported Drops of Electrode Metal by Simulation and Visualization. Devices and Methods of Measurements, 2020, vol. 11, no. 3, рр. 122–131. DOI: 10.21122/2220-9506-2020-11-3-222-227

14. Kuznetsov M.A., Solodsky S.A., Kryukov A.V., Ilyaschenko D.P., Verkhoturova E.V. Study of the effect of shielding gas on the plasma flow of an electric arc and on the drop of a molten metal. Applied Physics, 2020, no. 1, рр. 11–17.

15. Sarychev V.D., Nevskiy S.A., Kuznetsov M.A., Solodsky S.A., Ilyaschenko D.P., Verkhoturova E.V. Kelvin-Helmholtz instability and magneto-hydrodynamic instability of a cylindrical column. Applied Physics, 2020, no. 3, pp. 5–10.


Для цитирования:


Кузнецов М.А., Ильященко Д.П., Крюков А.В., Солодский С.А., Лаврова Е.В., Верхотурова Е.В. Разработка конструкции исполнительного оборудования, реализующего процесс генерации капель микро- и нанодиапазона. Приборы и методы измерений. 2021;12(1):38-45. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2021-12-1-38-45

For citation:


Kuznetsov M.A., Ilyaschenko D.P., Kryukov A.V., Solodsky S.A., Lavrova E.V., Verkhoturova E.V. Development of Executive Equipment Design for Implementing the Process of Generating of Drops of Microand Nanoscale Range. Devices and Methods of Measurements. 2021;12(1):38-45. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2021-12-1-38-45

Просмотров: 222


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)