热喷涂技术,作为表面工程重要应用技术之一,被广泛应用于冶金、国防、化工、能源、机械制造等各个领域。但与此同时热喷涂工艺过程也会产生大量的热喷涂粉尘,这些粉尘不仅危害热喷涂作业人员身体健康,还会产生严重的环境问题。因此,研究热喷涂粉尘在车间内的扩散规律,分析车间环境因素对粉尘浓度分布的影响,对实现粉尘控制,减少粉尘危害具有重要意义。本文首先分析了热喷涂粉尘产生机理,并通过热喷涂现场采样实验,采用SEM、EDS、XPS等分析方法,对超音速火焰喷涂粉尘的质量浓度、粒径分布、微观形貌以及成分组成等理化特性进行了表征。基于其理化特征,对热喷涂粉尘潜在危害进行了分析。结果表明,在现有工艺条件下,车间粉尘浓度远远高于国家标准限值。热喷涂粉尘不仅含有多种毒性金属元素,还包含大量难以清除的超细颗粒物。其次,基于计算流体力学理论基础,以实际热喷涂车间为原型建立几何模型,采用流体仿真软件对热喷涂车间流场及温度场分布特性进行数值模拟分析,并通过与现场实测数据进行对比,验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:现有的通风方式下,车间气流分布较为复杂,在车间壁面以及风柱之间存在大量涡流。车间温度分布较为均匀,温度大小自热源处沿径向快速递减,高温区域较小。基于热喷涂粉尘理化特征及车间流场和温度场分布特性,分析了粉尘颗粒所受作用力及其运动方程。根据气固两相流理论基础,采用离散相模型,对热喷涂粉尘在车间内的扩散过程进行数值模拟,分析了热喷涂粉尘扩散规律以及气流速度对粉尘浓度分布的影响规律。结果表明:热喷涂粉尘颗粒产生后,首先沿径向扩散,然后在气流曳力的作用下,跟随气流一起运动。车间气流速度越大,高浓度粉尘区域范围越小,粉尘浓度越低。最后,采用现场实测的方法,分析了粉尘质量浓度沿程分布,通过与模拟结果对比分析,验证了数值模拟方法的可行性。