Vol.25 No.5 陈美英等：喷射沉积SiA!合金的数值模拟结果与分析 ·429· 1600 300m (a) (b) 1400 250 0.8 /20μm 100um 30m 50m 1200 0.6 80m 1000 100n 期 800 20山m 30m 50m 星0 150m 600 0.2 200um- 250m 400 10m -300m 200 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 轴向距离/m 轴向速度m 图1S-Al熔滴温度(a),固相分数(b)随轴向距离的变化（雾化压力为0.8MP,虚线、实线分别为辐射相修正前后） Fig.1 Calculated temperature for Si-Al droplets (a)and solid fraction(b)as a function of axial distance and droplet size. The atomization pressure is 0.8 MPa.Dash and solid lines represent before and after heat radintion is consided in the cal- culated results,respectively 140 10m (a) 30 (b) 120 25 100 50 um- 日· 0 80 80 Hn 00 Hm 15 10m 60 150 um 300 % 0 204m30m 20 50m88 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 轴向距离m 轴向距离m 1600 300m250n) 10 (d) 1400 门004m 150m20m 1200 10 1000 % 20 30m 50m 600 10 um 400 200 10L 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.20.3 0.40.5 轴向距离m 轴向距离m 1.0 ,20um (e) 图2当雾化压力为0.8MPa熔体过热100K时，轴向气 0.8 /30um 流速度及合金熔滴速度（⑧），热交换系数()，合金熔滴温 50μm 度(c),冷却速度(d,合金固相分数(e)随轴向距离的变化 0.6 尔 Fig.2 Calculated axial velocity(a),heat transfer coefficient 0.4 80T 100m 150m (b),droplet temperature (c),cooling velocity (d),and soliod fraction for Si-Al droplets as a function of axial distance 0.2 200um250m- under an atmization preesure of 0.8 MPa at a superheat of 300μm 100K 0.1 0.203 0.4 0.5 轴向速度/m 小，达到最大速度时所飞行的距离就越短，其速 个结果与一维定常数固气两相流的动力学规律 度的峰值越大：在雾化液滴速度衰减阶段，由于 相符，在液滴速度达到的峰值处，液滴与气体的 尺寸大的雾化液滴的惯性大，因此大尺寸的雾化 相对速度最低，即交互作用最弱，从而得出此处 液滴的速度衰减速率要小于小尺寸的雾化液滴， 的热交换系数最小，如图2(b) 这也反映了小尺寸液滴对气体的跟随性很好，这 分别改变初始雾化压力0.6,0.8及1.0MPa,对V匕1 , 2 5 N o . 5 陈美 英等 : 喷射 沉 积 is 爪l 合金 的数 值 模拟 结 果与 分析 · 4 2 9 · 二0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 缄籍众回 行呀避 6 0 0 4 0 0 20 0 00 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 价扮 一 30 二 (a) 七卜 竺亡 : 加 · 扁丽 r 行泞节 丫 咬 ” 弓朴, ” 、明 认 , 丫 万丫 , 蔺芍 1节 , 一 J盈 , , 气侣 2 5 U 幼厅胜芬 一, ~ ~一 ~ - - - , . 不. , . 经侧明 0 0 0 . 2 0 . 3 0 4 0 . 5 轴 向距离 /m 轴 向速度lm 图 1 5 1一 A I 熔 滴温 度 (a) , 固相 分数 (b) 随 轴 向距 离的 变化 ( 雾化 压 力为 0 .S M p a , 虚线 、 实 线 分别 为辐 射相 修 正前 后 ) F i g . l C a l e u la t e d t e m P e r a t u r e fo r 5 1 - A l d or P l e t s a( ) a n d s o l id fr a c t io n ( b ) a s a fu n e it o n o f a x i a l d is t a n c e a n d d or P l e t s 往e · T h e a ot m 让a it o n P er s s u er 1 5 0 · 8 M P a . D a s b a n d s o ild li n e s er P代 s e n t b e fo er a n d a fet r h e a t r a d i n t io n 1 5 e o n s i d e d i n t h e e a l · e u l a t e d r e s u lt s , er s Pe e t i v e ly 14 0 ~ 1 2 0 1 0 林m ( b ) 珊 p U互 0 0 画 nUnOC 0 一城ù 6 浦, ù J 侧且、瑕但撰, 2 0 州0 . 4 0 5 10 料m 一 2 0 p m 3 0 林m 5 0 p m 梦品监币 二箭蔽 J 一 一 - _ ` U U J幼】1 厂 认匕二乡 一 J U U 林m O 气哎CUJ O 咬口 0 门j Z 山,, l ù l ǎ 一闰 · 名à戴瞒拟纂沙、日 0 0 0 . 2 0 . 3 轴 向距 离 /m ǎ 一. 5 · 匕、侧脚录女 ’ 6 0 0潺二二 ’ 4 0 0阶才 \ 兰 ` 2 0 0「}\ \ 谴 ’ ” 8 o 0 0「\犯 ) \ ’ 。 6 0 0 卜 1。诚 3 00 脚 n 2 5 0 林m 赢趋吓 理 0 0 0 10 6 「一一 — 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 轴 向距 离 /m ( d ) 10 5 pm 协】们 10 4 4 0 0 2 0 0 ù一、飞 0 O 一ne 20 p m 0 . 8 0 . 2 0 . 3 0 . 4 轴 向距 离 m/ 色笠一匹 80 林m 1丽诗 / 爪晶 二 而二 万乏死应 10 3 L 一一一一曰一一一一一沽一一一一 0 0 . 1 0 . 2 0 3 0 . 4 0 . 5 轴 向距 离 m/ 图 2 当雾 化压 力 为 .0 8 M P a 熔体 过 热 10 K 时 , 轴 向气 流速 度 及合 金熔 滴速 度 a( ) , 热交 换 系数 ( b ) ,合 金 熔滴 温 度 ( c) ,冷却 速度 d( ) ,合金 固相分 数e() 随 轴 向距离 的变 化 F ig . 2 C a l c u l a t e d a x is l v e l o e i yt ( a ) , h e a t t r a n s fe r e o e if c i e n t ( b ) , d or Pl e t t e m P e r a t u er ( e ) , e o o li n g v e l o e iyt ( d ) , a n d s o li o d fr a e t i o n fo r S i- A I d or P l e st a s a fu n e t i o n o f a x i a l d i s at n e e u o d e r a n a t m 往a t i o n P er e s u er o f o · S M P a a t a s u p e r b e a t o f 1 00 K 6 n目U `月f, 氧求黑园 0 3 0 0 料m 0 理竺二se 一 一一- ` ` 目 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 轴 向速度 /m 小 , 达 到最 大速 度时 所 飞行 的距 离 就 越 短 , 其 速 度 的 峰值越 大 ; 在 雾化 液 滴速 度 衰 减 阶段 , 由于 尺 寸大 的雾 化液 滴 的惯 性大 , 因此 大尺 寸 的雾 化 液 滴 的速度 衰 减速 率要 小于 小 尺寸 的雾 化 液滴 , 这 也 反映 了小 尺寸 液滴 对气 体 的跟 随性 很 好 , 这 个 结 果 与 一 维 定 常 数 固气 两 相 流 的动 力 学 规 律 相 符 . 在 液 滴 速度 达 到 的 峰值 处 , 液 滴与 气 体 的 相 对速 度 最 低 , 即交 互 作 用最 弱 , 从 而得 出此 处 的热 交换系 数 最 小 , 如 图 2 (b) . 分 别 改变 初 始雾 化 压力 .0 6, .0 8及 1 . o M P a , 对