超音速等离子射流中飞行粒子的熔化行为研究

张蕾; 陈洪胜; 刘建和; 杨佳斌; 刘云龙; 武晋德

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超音速等离子射流中飞行粒子的熔化行为研究

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耐高温陶瓷材料氧化钇部分稳定的二氧化锆(Yttria Partially Stabilized Zirconia,YSZ)以其优异的隔热、抗高温氧化等特性,近年来在核电军工、航空航天等领域得到关注。本研究基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法,建立了关于超音速喷涂(Supersonic Atmospheric Plasma Spraying,SAPS)等离子流场三维模型,分析了不同喷涂参数在拉伐尔喷嘴中产生的射流特性和飞行粒子的熔化和受力状态。当喷涂参数从71 kW降低到36 kW,喷涂功率降低了49.2%,等离子体射流的最高速度降低了8.5%,最高温度降低了22.2%;使用在线监测设备Spray Watch 2i(Osier,Finland)对飞行粒子的速度和温度进行在线实测,与模拟结果的对比表明:两者的相对误差在15%以内,模拟与试验结果得到了有效地相验证,这为核反应中的耐事故燃料包壳所需的高性能隔热涂层结构的精确控制提供理论指导。

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来源
《核技术》 |2023年第9期|66-76|共11页
作者
张蕾; 陈洪胜; 刘建和; 杨佳斌; 刘云龙; 武晋德;
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作者单位

太原科技大学材料科学与工程学院;

太原030024;

太原理工大学机械与运载工程学院;

太原030024;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类辐射源的防护;
关键词
核材料隔热涂层; 超音速等离子体射流; 飞行粒子; 计算流体动力学; 传质传热;

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