Лекція 24 Надзвукові струмені

Ш видкість частинок у плазмовому струмені

При напилюванні в плазмовому струмені з дроту частинки починають рухатися лише після розплавлювання. Порошок подається в струмінь уже з якоюсь швидкістю. Потім відбувається прискорення частинок. Однак швидкість самого струменя завжди більше швидкості частинки. Визначити швидкість частинки можна шляхом фотографування за допомогою швидкісної кінокамери. На плівці яка рухається з постійною швидкістю, фотографується траєкторія польоту частинок. Швидкість визначається по куту нахилу траєкторії.

плівка

ис. 24.1. Визначення кута нахилу траєкторії частинки

При нанесенні Al₂O₃з прутка діаметром 3,2 мм при швидкості і подачі його 165 мм/хв, I=300 A, витрати газу 30 л/хв трохи нижче, ніж при використанні порошку.

Рис. 24.2. Зміна швидкості частинок в плазмовому потоці з відстанню польоту

Частинки порошку:

Al₂O₃; 2) Mo; 3) сплав Nі.

Сила струму – 450 А.

Витрата газу – 30 л/хв.

Надзвукові струмені

Якщо відношення тиску перед соплом до зовнішнього тиску перевищує N, то струмінь, що витікає з сопла, буде надзвуковим.

, (24.1)

Картина течії газу в надзвукових струменях залежить від форми сопла, роду і параметрів робочого газу. Залежно від ступеня не розрахованості , де — тиск на зрізі сопла; — тиск у навколишнім просторі розрізняють: перерозширені (n<1), недорозширені (n>1) і розширені (n=1) струмені.

У процесах газотермічного напилювання використовують переважно слабонедорозширені струмені. При надзвуковому струмені вона являє собою ланцюг бочкоподібних утворень. Тобто струмінь складається з хвиль опуклості, які мають вузли.

Р ис. 24.3. Схема течії надзвукового недорозширеного струменя з регулярним відображенням стрибка ущільнення (а); розподіл статичних тисків уздовж осі струменя (б): – газодинамічна ділянка; – надзвукове ядро струменя

Характерним у надзвуковому струмені є регулярне відображення стрибка ущільнення від осі струменя і наявність великого числа ідентичних точок.

Газ має велику швидкість у радіальному напрямку, причому радіальна складова швидкості газу поблизу границі струменя може кілька разів змінювати свій напрямок.

Границею струменя є поверхня, уздовж якої тиск дорівнює тиску в навколишній атмосфері. При малому недорозширенні границя струменя утворить послідовність подібних бочкоподібних структур, обриси яких під дією в'язкості, дифузії, теплопровідності і хвильових втрат поступово розмиваються.

Число таких структур залежить від умов течії, і тим воно більше, чим слабкіші дисипативні втрати.

У міру підвищення ступеня нерозрахованності n картина течії поступово перебудовується. Кути хвиль i збільшуються. Така поступова перебудова відбувається до деякого , вище якого картина течії за соплом якісно змінюється.

Положення границі недорозширеного струменя з достатньою точністю можна визначити за допомогою простих алгебраїчних залежностей. Границя струменя в діапазоні ( — число Маха) — у межах першої бочки може бути апроксимовано дугою еліпса, а його осі і координати центра представляються у вигляді простих залежностей від