Modeling and simulation of the gas-atomization process of metal melts for metal-matrix-composite production: = Modellierung und Simulation des Gaszerstäubungsprozesses von Metallschmelzen zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
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Aachen
Shaker
2014
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CONTENTS
NOMENCLATURE XI
CHAPTER 1 INTRODUCTION 1
1.1 METAL MATRIX COMPOSITE 1
1.2 PRESSURE GAS
ATOMIZATION 6
1.3 THESIS OBJECTIVE 8
1.4 THESIS OUTLINE 9
CHAPTER 2 ATOMIZATION AND SPRAY MODEL (MACRO-SCALE) 15
2.1 THEORY FOR
THE EULERIAN PHASE 17
2.2 THEORY FOR THE LAGRANGIAN PHASE 26
2.2.1 SPRAY FORMATION AND INITIAL CONDITIONS 27
2.2.1.1 NOZZLE CHARACTERISTICS 29
2.2.1.2 SHEET BREAK-UP MECHANISM 36
2.2.1.3 LISA MODEL 41
2.2.1.4 VOF APPROACH 46
2.2.1.5 INFLUENCE OF GAS ATOMIZATION ON PRIMARY BREAK-UP IN PGA PROCESS
53
2.2.2 SECONDARY ATOMIZATION 55
2.2.3 MOMENTUM AND DRAG MODEL 63
2.2.4 HEAT TRANSFER AND SOLIDIFICATION 65
2.2.5 DISPERSION MODEL 67
2.3 CASE SETUP 68
2.4 SPRAY
SIMULATION (MACRO-SCALE) RESULTS AND DISCUSSION 72
2.4.1 GAS FLOW DYNAMICS 72
2.4.2 MOMENTUM COUPLING 76
2.4.3 PARTICLE CONCENTRATION 81
2.4.4 ATOMIZATION AND SPRAY 83
2.4.5 MIXING OF DROPLETS AND PARTICLES 90
CHAPTER 3 COLLISION MODEL (MESO-SCALE) 97
3.1 PARTICLE IMPACT ON SPHERE/SURFACE - STATE OF THE ART 98
VII
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3.1.1 DIFFUSION 98
3.1.2 INTERCEPTION 99
3.1.3 IMPACTION 101
3.2 COLLISION NUMBER 103
3.3 COLLISION EFFICIENCY 105
3.3.1 CASE SETUP 106
3.3.2 GAS FLOW DYNAMICS 107
3.3.3 COLLISION EFFICIENCY 109
3.4 COLLECTION RATE ILL
3.4.1 COLLECTION RATE VS. DROPLET SIZE ILL
3.4.2 COLLECTION RATE VS. ATOMIZATION PRESSURE 115
3.5 PARTICLE-DROPLET MIXING IN FREE FALL ATOMIZATION 119
CHAPTER 4 PENETRATION MODEL (MICRO-SCALE) 125
4.1 PARTICLE IMPACT ON LIQUID SURFACE
- STATE OF THE ART 127
4.1.1 PARTICLE IMPACT MEASUREMENTS 128
4.1.2 THEORETICAL MODEL DESCRIPTION 135
4.1.3 NUMERICAL SIMULATION 138
4.2 ENERGY BALANCE APPROACH 139
4.3 FORCE BALANCE APPROACH 143
4.4 CFD MODEL
DESCRIPTION 148
4.4.1 VOLUME OF FLUID METHOD 148
4.4.2 SIX-DOF METHOD 149
4.4.3 DYNAMIC MESH SOLVER 150
4.5 PENETRATION MODEL VALIDATION 151
4.6 CFD PENETRATION MODEL RESULTS
AND DISCUSSION 158
4.6.1 CASE SETUP 158
4.6.2 COLLISION OUTCOMES 159
4.6.3 RE-WE REGIME MAPS FOR PARTICLE PENETRATION 161
4.6.4 CA-WE REGIME MAPS 168
4.6.5 INCORPORATION RATE AND STICKING RATE 169
4.6.6 LIMITATIONS OF REGIME MAPS 177
CHAPTER 5 SUMMARY, CONCLUSIONS AND OUTLOOK 179
VIII
5.1 ATOMIZATION AND
SPRAY MODEL (MACRO-SCALE) 179
5.2 COLLISION MODEL (MESO-SCALE) 183
5.3 PENETRATION MODEL (MICRO
SCALE) 185
BIBLIOGRAPHY 189
LIST OF PUBLICATIONS BY LI X.-G 205
IX |
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| spelling | Li, Xing-Gang Verfasser aut Modeling and simulation of the gas-atomization process of metal melts for metal-matrix-composite production = Modellierung und Simulation des Gaszerstäubungsprozesses von Metallschmelzen zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen Xing-gang Li Modellierung und Simulation des Gaszerstäubungsprozesses von Metallschmelzen zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen Aachen Shaker 2014 XIV, 207 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Berichte aus der Verfahrenstechnik Zugl.: Bremen, Univ., Diss., 2014 Gaszerstäubung (DE-588)4276736-2 gnd rswk-swf Teilchen (DE-588)4059317-4 gnd rswk-swf Mischen (DE-588)4120742-7 gnd rswk-swf Metallmatrix-Verbundwerkstoff (DE-588)1060780534 gnd rswk-swf Metallschmelze (DE-588)4169631-1 gnd rswk-swf Herstellung (DE-588)4159653-5 gnd rswk-swf Keramischer Werkstoff (DE-588)4030282-9 gnd rswk-swf Numerisches Verfahren (DE-588)4128130-5 gnd rswk-swf Tropfen (DE-588)4130676-4 gnd rswk-swf Eindringen (DE-588)4436410-6 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Metallschmelze (DE-588)4169631-1 s Gaszerstäubung (DE-588)4276736-2 s Tropfen (DE-588)4130676-4 s Mischen (DE-588)4120742-7 s Keramischer Werkstoff (DE-588)4030282-9 s Teilchen (DE-588)4059317-4 s Eindringen (DE-588)4436410-6 s Metallmatrix-Verbundwerkstoff (DE-588)1060780534 s Herstellung (DE-588)4159653-5 s Numerisches Verfahren (DE-588)4128130-5 s DE-604 text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=4822629&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=027696976&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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