ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 268 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Моделирование эрозионного износа титанового сплава высокоскоростным потоком частиц Евгений Строкач a, *, Глеб Кожевников b, Алексей Пожидаев c, Сергей Добровольский d Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, г. Москва, 125993, Россия a https://orcid.org/0000-0001-5376-1231, evgenij.strokatsch@mai.ru; b https://orcid.org/0009-0001-4622-7476, kozhevnikov.mai@yandex.ru; c https://orcid.org/0000-0002-7667-5392, pozhidaev.mai@xmail.ru; d https://orcid.org/0000-0002-1884-1882, dobrovolskiy_s@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 4 с. 268–283 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-268-283 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.191, 629.017 История статьи: Поступила: 15 сентября 2023 Рецензирование: 29 сентября 2023 Принята к печати: 28 октября 2023 Доступно онлайн: 15 декабря 2023 Ключевые слова: Эрозионный износ Численное моделирование Твердые частицы Ansys FLUENT Shape factor Ti6Al4V CFD Эродирование твердыми частицами GEKO Эрозия сплава Модель турбулентности Финансирование Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России, тема FSFF-2023-0006. Благодарности Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнауки № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Прогнозирование износа деталей твердыми частицами в газовом потоке и управление его интенсивностью требует построения полноценной методики моделирования. Это связано с проведением большого количества частных исследований чувствительности и влияния параметров моделей разных физических процессов и последующей верификации результатов. Целью работы являлась разработка такой методики для частного случая – нормального натекания высокоскоростного потока твердых частиц кварца с неравномерным распределением по размерам на поверхность образца из сплава Ti6Al4V с помощью CFD-методов. Методы. Течение газа описывалось уравнениями Навье – Стокса, осредненными по Рейнольдсу, где частицы, согласно Эйлер-Лагранжевой постановке, представлялись математическими точками с соответствующими свойствами. В работе исследовалось влияние двух параметрических моделей турбулентности, k-epsilon standard и RNG k-epsilon, а также относительно новой модели GEKO и ее параметров. На примере Oka и DNV оценивалось влияние моделей эрозии на интегральную скорость эродирования. В ходе исследования был затронут вопрос влияния формы частиц на профиль износа и итоговую скорость эродирования. Результаты моделирования сравнивались со специально проведенным лабораторным экспериментом, который позволил определить профиль износа и скорость уноса материала (скорость эродирования). Результаты и обсуждение. Результаты показали, что ни расчетный профиль износа, ни расчетная скорость эродирования не зависят от рассмотренных моделей турбулентности и их настроек. Наоборот, расчетная скорость износа ожидаемо существенно зависит от выбора полуэмпирической модели эрозии и калибровки коэффициентов. Интересным оказалось влияние коэффициента формы на расчетную картину износа и итоговую расчетную скорость эродирования. При увеличении лобового сопротивления за счет изменения формы частиц снижалась скорость эрозии, а профиль износа перестраивался вслед за частицами к форме кратера, сходной с экспериментальной. Ожидается, что наблюдаемые результаты будут полезны не только для прогнозирования износа в деталях и механизмах различных видов техники, но и при управлении износом, режимами обработки поверхностей для дробеударного упрочнения и формообразования. Для цитирования: Моделирование эрозионного износа титанового сплава высокоскоростным потоком частиц / Е.А. Строкач, Г.Д. Кожевников, А.А. Пожидаев, С.В. Добровольский // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 4. – С. 268–283. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-268-283. ______ *Адрес для переписки Строкач Евгений Александрович, к.т.н., ведущий инженер Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, 125993, г. Москва, Россия Тел.: +7 (916) 338-63-66, e-mail: evgenij.strokatsch@mai.ru Введение Известно, что эрозия твердыми частицами (в частности, в газовом потоке) является распространенной проблемой в аэрокосмической, энергетической, автомобильной и других областях. К настоящему моменту изучение этого
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1