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申请/专利权人：中机新材料研究院(郑州)有限公司

摘要：本发明涉及一种气体雾化制粉用超音速环缝喷管型面设计方法，其环缝喷管结构形成的气体射流速衰减慢，射流品质高，制备的3d打印用金属粉末成粉率高。本发明的一种气体雾化制粉用超音速环缝喷管型面设计方法包括以下步骤：亚声速环缝收缩段采用双三次曲线确定其型面；所述超声速环缝扩张段由圆弧段和二次幂函数曲线确定其型面；其中，通过环缝喷管超声速扩张段出口最大马赫数的估算来确定超音速环缝喷管的各部位尺寸。采用本专利技术方案设计的新型雾化喷嘴结构，制备的3d打印用金属粉末成粉率达60%。

主权项：1.一种气体雾化制粉用超音速环缝喷管型面设计方法，其特征在于包括以下步骤：所述超音速环缝喷管型面由亚声速环缝收缩段与超声速环缝扩张段组成，中间以喉部作为界限；所述亚声速环缝收缩段采用双三次曲线确定其型面；所述超声速环缝扩张段由圆弧段和y＝a+bx+cx2的二次幂函数曲线确定其型面，其中确定系数a，b，c的值，先确定所述二次幂函数曲线与所述圆弧段的连接点A的位置xa，ya、连接角θa及出口边缘角θe，其中连接点A的位置由下列方程确定：xa＝ρtsinθa1ya＝rt+1-cosθaρt2其中rt为喉部的纵坐标，气体雾化制粉实验取值0.3-0.5mm，θa采用预估设计初始值为30°-40°；为保证环缝喷管出口气体射流速度均匀，出口边缘角θe取值为0°；根据设计的圆弧半径ρt，可确定xa、ya，并将其代入方程：y＝a+bx+cx2、tanθa＝b+2cx和tanθe＝b+2cx，扩张段出口位置坐标及边缘角θe已知，可联合确定系数a，b和c；其中，通过环缝喷管超声速扩张段出口最大马赫数的估算来确定超声音速环缝喷管的各部位尺寸，其中环缝喷管超声速扩张段出口最大马赫数的估算，具体包括以下步骤：首先给定喷管入口总压P0、环境压力及预设的马赫数Ma范围，通过等式4迭代估算出口压力P最接近环境压力所对应的马赫数Ma，此时的马赫数被定义为最大马赫数Mamax；随后将估算的最大马赫数Mamax代入等式3，计算面积比AA*，再根据输入的环缝喷管喉部尺寸、超声速环缝扩张段出口尺寸、亚声速环缝收缩段入口尺寸、环缝喷管喉部距离导流管中心长度尺寸L1与环缝喷管超声速扩张段距离导流管中心长度尺寸L2，计算获得环缝喷管出口宽度，确定喷管位置及出口点坐标： 式中，A为超声速扩张段出口截面面积；A*为环缝喷管喉部截面面积；γ为环缝喷管中的气体比热比；Ma为气体马赫数。

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