均勻液滴噴射過程的理論建模與數值模擬.pdf

1、液滴沉積增材制造技術是近年來發(fā)展起來的一種快速成型新技術，其原理是對液體射流施加周期性擾動，并對所形成的均勻液滴實行選擇性帶電和偏轉，控制液滴在基板上準確定位，逐點逐層堆積，從而成形出一定形狀的幾何造型。該技術克服了傳統(tǒng)快速成型技術在材料上的局限，具有成形材料廣、效率高、能耗低、成本低、一次成形無需后處理等優(yōu)點，應用前景廣闊。得到穩(wěn)定的均勻液滴流是該技術的關鍵和難點，然而，由于影響液滴流均勻性的因素眾多，只有當各噴射參數匹配合適時，才能

2、得到均勻液滴流。本文針對以上問題，建立了均勻液滴噴射過程流場和溫度場的計算模型，通過理論分析和數值模擬，研究了各噴射參數對射流和液滴流的影響規(guī)律，通過參數的合理匹配，模擬得出了均勻液滴流，為液滴沉積增材制造技術實際應用奠定了理論基礎。 本文建立了均勻液滴噴射過程的理論模型，導出了射流速度和最優(yōu)頻率的理論值計算方法，從而得出了不同噴射壓強下的射流速度和最優(yōu)頻率的理論值及所存在的規(guī)律，實現(xiàn)了對噴射結果的理論預測，不但為模擬結果提供了

3、對比參數，而且對于合理選取工藝參數具有指導意義。 采用動網格法實現(xiàn)了振動桿和振動盤的周期振動，通過自行編制的動網格程序，實現(xiàn)了振動桿和振動盤的正弦振動和調幅振動，不同時間的振動位移與理論值一致，說明利用動網格法描述振動桿和振動盤的周期振動是可行的。 采用有限體積方法，借助計算流體動力學軟件FLUENT成功地模擬了石蠟液滴噴射過程的流場和溫度場及其變化規(guī)律。通過仿真分析，研究了噴射壓強、擾動頻率、擾動振幅、振動盤尺寸和位置