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基于FLUENT模拟的熔融沉积快速成型喷头工艺参数研究
摘要：本文以熔融沉积快速成型喷头为研究对象，使用FLUENT软件对其喷孔流场进行模拟，考察了流量、喷孔直径和喷嘴高度对喷孔流场的影响。研究结果表明，在保持喷嘴高度不变的情况下，增加喷孔直径和流量可以增加沉积速度，但同时也会降低沉积质量。因此，在实际工业生产中需要根据具体工件要求选择合适的工艺参数，以实现高速度和高质量的熔融沉积快速成型。“
一、前言
熔融沉积快速成型技术是一种以熔化金属粉末或线材、把其喷射到被加工表面上进行沉积的一种快速成型技术。该技术可以用于生产各种复杂的金属工件和修复和加固零件等。研究其喷头工艺参数对沉积速度和沉积质量的影响具有理论和实践的意义。
二、研究方法
本文采用FLUENT软件对熔融沉积快速成型喷头的喷孔流场进行模拟，研究了不同喷孔直径、喷嘴高度和流量对喷孔流场的影响。
三、数值模拟结果及分析
1.喷孔直径影响
结果显示，当喷嘴高度为10mm，流量为5L/min时，喷孔直径增加时沉积速度增加，这是由于喷孔直径较大时，熔化的金属粉末或线材沉积面积增加，而且流动速度也有所增加。然而，喷孔直径增加会导致沉积质量下降，因为较大的喷孔直径会导致金属粉末或线材的分散度降低，从而使沉积层的密度降低。
2.喷嘴高度影响
结果显示，当喷孔直径为0.4mm，流量为5L/min时，喷嘴高度增加时沉积速度会降低。当喷孔流场与喷头离得越远时，流动的阻力就会增大，导致流速降低，从而影响沉积速度。由于沉积速度下降，但沉积质量增加，因此需要在沉积速度和沉积质量之间进行权衡。
3.流量影响
结果显示，当喷孔直径为0.4mm，喷嘴高度为10mm时，随着流量的增加，沉积速度增加，但沉积质量也会下降。过高的流量会导致熔融金属降低，从而降低沉积质量。因此，需要选择合适的流量来平衡沉积速度和沉积质量。
四、结论
本文采用FLUENT软件对熔融沉积快速成型喷头的喷孔流场进行模拟，得出了喷孔直径、喷嘴高度和流量对喷孔流场的影响。实验结果表明，在保持喷嘴高度不变的情况下，增加喷孔直径和流量可以增加沉积速度，但同时也会降低沉积质量。因此，在实际工业生产中需要根据具体工件要求选择合适的工艺参数，以实现高速度和高质量的熔融沉积快速成型。