激光增材再制造技术作为近些年新兴起的一项技术已被各领域广泛关注及应用,其气粉流流场特性是影响零件成形质量和成形效率的重要因素。本文以气固两相流理论为研究基础,结合EDEM-FLUENT软件进行耦合仿真,探究多种因素对激光增材再制造同轴送粉粉流场集聚性的影响规律。通过引入焦点位置、焦点直径、径向粉流分布浓度、轴向粉流分布浓度、单位距离粉流体积浓度、焦点中心位置偏移量、有效加工范围内颗粒数量等衡量指标对不同条件下激光增材再制造同轴送粉粉流场进行数值模拟分析。同时通过相同送粉工艺参数进行实验验证,计算误差率保证在25%以下,说明采用DEM-CFD耦合方法模拟喷嘴粉流流场具有较高的准确性和一定的指导作用。通过DEM-CFD耦合方法研究喷嘴位姿对粉流场集聚性影响规律。结果表明,随着喷嘴与基体距离的增大,气流场形成紊流现象明显减小,反射进入中心光路的颗粒数量明显减少,当加工高度位于下焦点高度附近处,粉流场有较好的集聚效果,且有较高的颗粒浓度;随着喷嘴加工角度的增大,形成连续稳定的质量流量所需时间越长,质量流量有变小的趋势;粉流场整体偏移量增加,在有效地加工范围内颗粒的质量流量减小情况显著,上下焦点不明显。通过DEM-CFD耦合方法研究基体形态对气粉流场影响规律。结果表明在喷嘴中心轴线远离边界的过程中,壁面接触部分气流场紊流现象增加,侧壁低速区减小,负压范围减小,有效加工范围内颗粒数量呈指数趋势减小;随着薄壁基体厚度增加,气流场范围向两侧发展明显,加工中心点浓度逐渐降低,有效加工范围颗粒流量先增加后维持稳定,颗粒径向范围呈增大趋势;在弧面基体加工过程中,随着弧面曲率的增大,有效加工范围内颗粒数量减少,加工点位置颗粒浓度不断升高,凸面基体加工过程中颗粒的汇聚效果明显高于凹面基体,凸面基体气流场发展良好,凹面基体会形成较大的紊流范围影响加工,凸面基体的成形效果明显优于凹面基体。通过DEM-CFD耦合方法研究侧向风速对气粉流场影响规律。结果表明侧风对自由射流的影响较大,随着侧风速度增大,气流场整体偏移明显,且会产生颗粒溢出气流场现象,使保护气失去保护作用;冲击射流由于加工高度小,同轴射流区外边界气流速度较大,侧风对其影响效果较小,但侧风的存在会影响壁面射流区的范围及混合冲击区的低速锥形域,虽然浓度最高点受侧风影响较小,但基体表面颗粒整体的偏移一定程度上会改变激光熔覆的效果。通过DEM-CFD耦合方法研究粉末形态对气粉流场影响规律。结果表明在颗粒质量流量相同的情况下,颗粒粒径越小,弥散度越高,随着粒径的增加,上焦点位置逐渐下移,浓度逐渐降低,上焦点直径逐渐增大;下焦点位置同样呈下降趋势,浓度呈先升高后降低趋势,下焦点直径呈先减小后增大趋势,粒径在90～120μm之间颗粒的汇聚效果极优。随着近球形颗粒质量含量增加,下焦点位置下移,下焦点径向浓度和轴向浓度均减小,焦点直径变化不明显。随着材料密度增大,焦柱长度增大,上焦点上移,粉流集聚性减弱,下焦点下移,粉流集聚性增强。该论文有图122幅,表18个,参考文献69篇。