Unterschiedlichste Industriebranchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, die Energieerzeugung oder die Medizintechnik setzen das thermische Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoff-Spritzen (HVOF, engl. high-velocity oxygen-fuel) zur Herstellung von temperatur- und verschleißbeständigen Beschichtungen ein.
In der vorliegenden Studie untersuchen wir Partikelablagerungen an den konvergenten Düsenwänden von HVOF-Spritzpistolen. Diese Ablagerungen verringern die Lebensdauer der Düsen und beeinträchtigen die Betriebsstabilität und -zuverlässigkeit. Wir haben strömungsmechanische Simulationen der reaktiven, partikelbeladenen kompressiblen Strömung durch eine typische HVOF Düse durchgeführt, um die Bedingungen zu bestimmen, unter denen sich Partikel an der Düsenwand ablagern. Als kritischer Parameter wurde die Radialgeschwindigkeit der Partikel in der Nähe der zentralen Düsenachse identifiziert.
Diese kritische Geschwindigkeit nimmt mit dem Partikeldurchmesser ab und steigt mit der stromabwärts gelegenen Position, an der die Partikel von der Düsenmitte abweichen. Während wir die Bedingungen, die zu Partikelablagerungen an den konvergenten Düsenwänden führen, charakterisiert haben, ist der Mechanismus, der diese Bedingungen verursacht, ein Ziel für zukünftige Forschung. Unsere Ergebnisse zeigen, dass einzelne Partikel-Partikel-Kollisionen nicht genügend radialen Partikelimpuls erzeugen, um die kritischen Partikelgeschwindigkeiten zu erreichen. Darüber hinaus nutzen wir die gewonnenen Erkenntnisse, um Maßnahmen zur Abschwächung von Partikelablagerungen vorzuschlagen.
Quelle: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897224010119