超音速火焰喷涂制备的WC-Ni硬质合金涂层综合性能优异,被广泛应用于汽车行业、航空航天等领域。涂层的特性很大程度由喷涂粒子的速度、温度决定,而粒子的速度、温度取决于喷涂工艺参数。本文旨在通过数值分析手段对实际工况下超音速火焰喷涂不同形状试样的过程建立可视化分析,为后续实验提供理论指导。本文以CFD软件Fluent为计算平台对以WC-12Ni为喷涂粉末的Woka-610-Si型号喷枪建立三维模型,选用RNG k-ε湍流模型、涡耗散（Eddy-Dissipation）模型对特定燃油比条件下的喷枪内外气固两相流场进行了模拟,得到了无喷涂试样条件下焰流的分布及粒子飞行行为,并与粒子测温测速的实验结果做对比来验证模型的准确性;分析不同形状的试样对焰流分布的影响及对应的粒子飞行行为。研究结果表明:（1）自由喷射的焰流速度、温度在径向上呈高斯分布,即焰心数值高,向外围逐渐降低。燃烧室温度最高可达3357℃,压强可达5.7 atm,喷枪出口的速度峰值为2851m/s。在实际喷涂距离350 mm处,焰心速度达650 m/s,焰心温度达1050℃。（2）自由喷射条件下加入粒子,小粒径粒子更易处于焰流外围且粒子速度、温度比内焰粒子的速度、温度高,且数值波动更大;粒径越大,粒子轴向速度、温度越低,衰减速率越小,较适合的粒径范围在15～30μm之间。在喷枪出口200～400 mm距离内,粒子的速度、温度随距离增大先上升后减小,速度分别为900 m/s、901 m/s、903 m/s、892 m/s和847 m/s,与实验结果的误差分别为0.77%、1.58%、1.46%、0.78%和8.87%;温度分别为1903℃、1922℃、1907℃、1852℃和1756℃,与实验的误差分别为2.96%、0.26%、3.25%、0.82%和3.20%。表明模拟结果与粒子测温测速实验吻合较好。（3）90°喷涂平面试样条件下,焰流在平稳射流阶段的速度、温度值相比无试样条件更低,且在临近试样表面1 mm处不再遵循高斯分布。焰流速度在距离喷枪出口328mm处开始快速衰减,在到达试样表面时,速度降至43 m/s;临近试样表面1 mm处出现“棱边效应”:焰流速度最大值在试样条边缘处,为450 m/s,最小值在中心处为14 m/s;焰流温度最大值在喷涂中心处,为1100℃,在边缘处发生陡降的趋势,温度从963℃骤降为850℃。加入粒子后,在混合粒径条件下,16～25μm粒径的粒子相对更加集中于焰流中心,轨迹偏离更小,随着距离增大,高温、高速粒子占比减小,粒子间的速度、温度差异减小;单一粒径条件下,粒径越小,粒子分布越均匀但散布程度也更大,较合适的粒径范围为20～30μm。（4）90°喷涂圆柱试样条件下,焰流经过柱面时产生绕流,在正对喷涂的表面中心处产生一处低速区,在柱面两侧产生高速区。加入粒子后,沉积中心区域的粒子粒径集中在25～35μm间,10～15μm的小粒子以及部分30～35μm的大粒子分散在外围,并且,中心区域的沉积粒子速度低、温度高。（5）45°斜入射喷涂内孔试样条件下,内孔中存在两处低速区:被喷涂一侧的入口处和未被喷涂的一侧内壁。孔径越大,低速区占比越大,孔径越小,内孔焰流速度越高。大孔径内孔会存在低温区,因此孔内温度下降比小孔径要快。喷涂距离越小,内孔中的焰流速度越大,焰流温度越高。加入粒子后,大粒径粒子整体分布在沉积区域的外围而小粒径粒子分布在区域中心以及内孔深处。喷涂距离增加,粒子沉积所覆盖的面积增大,粒子间距增大,粒子速度减小,粒子整体温度差异减小;大孔径内孔的粒子沉积速度和温度低于小孔径上的数值,且大孔径内孔的粒子沉积区域较小孔径内孔的更加集中。