Obrabotka Metallov 2015 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (67) 2015 24 ТЕХНОЛОГИЯ УДК 621.793.71 ПРОВЕРКА НА АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛИ РАСТЕКАНИЯ ЧАСТИЦЫ НА ПОДЛОЖКЕ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Ф.И. ПАНТЕЛЕЕНКО 1 , доктор техн. наук, чл.-корр. НАН Беларуси Г.Ф. ГРОМЫКО 2 , канд.физ.-мат.наук., вед. науч. сотруд. В.В. ОКОВИТЫЙ 1 , аспирант ( 1 БНТУ, г. Минск, 2 ИМ НАН Беларуси, г. Минск ) Поступила 6 апреля 2015 Рецензирование 6 мая 2015 Принята к печати 15 мая 2015 Пантелеенко Ф.И. – 220013, Республика Беларусь, г. Минск, пр. Независимости, 65, Белорусский национальный технический университет, e-mail: panteleyenkofi@mail.ru Представлено математическое описание процесса растекания и одновременного затвердевания жидкой частицы при соударении ее с твердой поверхностью подложки и построены приближенные численные ме- тоды для расчета. Эти алгоритмы являются продолжением численных исследований по разработке прибли- женных методов расчета, в которых исследовались упрощенные модели для отдельных величин, таких как температура в частице, подложке, в области контакта, нахождение поля скоростей для определения формы растекшейся частицы. Разработанная модель позволяет проводить численные эксперименты по исследованию процесса соуда- рения отдельной капли с пространственной поверхностью и ее растекание, а также формирование структуры плазменных покрытий. Результаты исследований показывают, что численные методы являются достаточно эффективными при изучении нелинейных задач. На базе проведенных экспериментальных исследований процессов взаимодействия с подложкой и растекания на ней частиц показана адекватность разработанных теоретических зависимостей. Ключевые слова: частица, моделирование, алгоритм, поля скоростей, процессы растекания и затверде- вания, плазменное напыление, теплозащитные покрытия. DOI: 10.17212/1994-6309-2015-2-24-31 Введение Первые работы по моделированию динами- ки течения жидкости с помощью основных за- конов сохранения принадлежат представителям Лос-Аламосской лаборатории (Harlow, Shannon) и появились впервые в 1955 г. [1]. Ими были проведены исследования только динамики рас- текания частицы, процессы передачи тепла в их работах не обсуждались. В дальнейшем ря- дом авторов были рассмотрены модели, бази- рующиеся на основных законах сохранения при различных упрощениях [2–5]. В работе [6] представлено математическое описание процес- са растекания и одновременного затвердевания жидкой частицы при соударении ее с твердой поверхностью подложки и построены прибли- женные численные методы для расчета. Эти алгоритмы являются продолжением численных исследований по разработке приближенных ме- тодов расчета [7, 9–11], в которых исследовались упрощенные модели для отдельных величин, та- ких как температура в частице, подложке, в об- ласти контакта, нахождение поля скоростей для