Numerical simulation of the outflow of two phase flow from detonation unit barrel

Abstract

Об'єктом дослідження є нанесення детонаційних покриттів із застосуванням дешевих і безпечних енергоносіїв без зниження якісних характеристик покриттів. Одним із суттєвих недоліків детонаційному-газового методу, з точки зору безпеки та вартості, є широке використання ацетилен-кисневих сумішей. В деякій мірі застосування пропан-бутанових сумішей вирішує проблему, проте знижуються енергетичні параметри процесу, що обумовлює пошук компромісного рішення-метилацетилен-алленової фракції (МАФ). Цей енергоносій займає проміжне положення за енергетичними характеристиками і при цьому є стабільним і безпечним. Застосування різних енергоносіїв вимагає детальної інформації про динаміку поведінки продуктів детонації та частинок, що напилюються в стовбурі детонаційної установки. В ході досліджень вирішена задача про розвиток дефлаграціонного горіння, переходу в детонацію всередині технологічного каналу установки та руху фронту детонаційної та ударної хвилі на основі рівнянь Нав'є-Стокса з двошаровою моделлю турбулентності Ментера. Для розрахунку багатофазних потоків використовувалася модель об'єму рідини (VOF), яка передбачає, що дві рідини (або фази) або більш не змішуються та не проникають одна в одну. Наведено результати чисельного моделювання процесу витікання продуктів детонації зі стовбура детонаційної установки, а також процесу теплообміну між продуктами згоряння та частинками порошку. Визначено швидкості та температури частинок оксиду алюмінію для різних співвідношень МАФ/кисень на виході з технологічного каналу та перед підкладкою. Проведено порівняння результатів чисельного моделювання з даними експериментальних досліджень. Показано, що використана модель адекватно описує процес теплообміну. В результаті проведених досліджень обґрунтовано застосування в якості енергоносія МАФ без зниження якості покриттів з оксидної кераміки. Розроблена математична модель придатна для моделювання процесу з будь-яких поєднань газових компонентів, здатних детонувати. Ключові слова: детонаційне напилювання, газотермічні покриття, теплообмін в двофазному потоці, математичне моделювання процесів детонації.

Technology for Restoration and Repair of Aircraft Engine Parts

“…Applying the advantages of k-ε models in describing flows and k-ω models in describing wall functions, it was implemented in a two-layer Menter model (Menter, 1993), which provides a smooth transition from the k-ω model in the wall area to the k-ε model far from the wall (Zorik, 2020).…”