Análisis de impacto y solidificación de una gota de material cerámico en un proceso de proyección térmica por plasma mediante el método de redes

Zusammenfassung

Resumen de la tesis: En esta tesis se implementan métodos de análisis experimental y modelos de simulación numérica dentro del ámbito de los procesos de térmicos de proyección por plasma atmosférico, en concreto para los problemas de impacto y solidificación de las salpicaduras. La aplicación del método de volúmenes finitos, más eficiente en problemas que implican mecánica de fluidos, al análisis del impacto junto con el empleo del método de simulación por redes en la solidificación han aportado modelos precisos y eficientes, permitiendo la representación de soluciones de simulaciones numéricas y resultados experimentales. Así, sin aplicar hipótesis que simplifiquen las ecuaciones de gobierno, se obtienen tiempos de computación reducidos. El método de volúmenes finitos se aplica más eficazmente al análisis de impacto al afectar a problemas de mecánica de fluidos, y la aplicación de métodos de simulación de redes en la solidificación proporciona un modelo eficaz y preciso que puede replicar la simulación numérica y la solución. Los resultados experimentales tienen suficiente tiempo de cálculo sin necesidad de simplificar los supuestos en la ecuación del gobierno. para el problema de impacto, se formulan las ecuaciones de balance en el software de elementos de volúmenes finitos utilizado, FLUENT, mediante ecuaciones más generales, completándose con las condiciones de contorno e iniciales, no pudiéndose aplicar el método de simulación por redes debido a obstáculos insalvables tales como cambios de geometría y forma característica de la salpicadura. En el caso del problema de solidificación, a partir del modelo matemático y las condiciones de contorno e iniciales, se diseña el modelo en red de la celda elemental. La simulación numérica de este último se lleva a cabo mediante el software NGSPICE, programa informático de software abierto. Respecto al análisis experimental, se ha diseñado un método para la consecución de gotas aisladas en condiciones normales de operación. Se trata de un procedimiento rápido, económico e integrable en procesos automatizados de optimización de revestimientos. También se ha automatizado el análisis de la morfología de la salpicadura utilizando las técnicas más modernas de procesamiento de imagen, proporcionando una clasificación eficiente de las morfologías para su posterior asignación de correspondencias entre estas y los parámetros de fabricación asociados al revestimiento. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/