等离子喷涂技术作为材料表面工程的一个分支,在材料表面改性方面发挥着越来越重要的作用。等离子喷涂是由等离子喷枪产生等离子射流,在喷枪使用中,工作气体要通过喷嘴才能对电弧进行良好压缩而产生等离子弧。这说明等离子弧的性质在很大程度上取决于喷嘴的性能,而喷嘴的性能又靠其水冷却系统来保证,因此,喷嘴水冷却系统的结构对等离子喷枪工作的稳定性、喷涂工艺规范的选择和喷涂枪的使用寿命等有着很大的影响。为了进一步研究等离子喷涂枪喷嘴水冷却系统的特征,需要在设计喷涂枪后进行相关研究分析,因此本课题主要分为枪体结构的设计和测量及对枪体喷嘴水冷却系统相关结构的数值计算分析两个方面。首先介绍了自行设计的小功率外送粉等离子喷涂枪的详细研制过程,并设计了便于数值计算与实验测量的模型结构。在实验测量中,为了进一步了解喷嘴水冷却系统对喷涂效果的作用,考虑到喷嘴的形状和尺寸对喷嘴内部结构参数影响非常大,故在进行喷嘴设计时,分别制作了外形尺寸相似的喷嘴依次进行实验,得到它们各自测点的温度值。同时利用FLUENT数值模拟软件,对各种喷嘴的水冷却系统进行数值计算,通过比较分析,验证数值建模的可行性。基于相关比较的基础上,作者又保持喷嘴水冷却系统结构不变而模拟分析了四种水冷方式的喷嘴壁面温度场和速度场并同时数值计算了不同结构喷嘴对喷枪性能的影响,进一步验证数值计算过程的准确性。通过数值模拟计算与实验测量研究,说明采用计算机数值技术能够比较好的模拟喷嘴水冷却系统的有关特性,为今后进一步优化设计等离子喷涂枪结构提供一定理论基础。