中文摘要：

溶液注入热等离子体喷涂，简称SPPS，是近年发展起来用于制备纳米结构涂层的热喷涂技术。与传统的将固体颗粒喷入热等离子体制备涂层的技术相比，SPPS投入低，无须预先制备颗粒原料，涂层具纳米结构且性能优异。但是，用SPPS制备的涂层的质量，高度依赖于热等离子体操作参数；溶液喷雾参数；溶液液滴的加热历程和运动轨迹；液滴之间的碰撞和二次雾化以及溶液喷雾和热等离子体射流之间的相互作用。本项目采取数值模拟为主的方法对SPPS所涉及的热物理过程进行建模研究，分析了SPPS中传热、流动和组分扩散过程；模拟了溶液喷雾在热等离子体射流中的运动和蒸发，以及溶液液滴在溶剂完全蒸发后析出固体颗粒及其后的加热运动历程；研究了液滴之间的碰撞和二次雾化的影响。在此基础上预测喷雾液滴到达涂层基板时的速度、尺寸和温度分布，并根据文献中的实验数据对模型进行了验证，结合材料学研究结果，分析了不同沉积单元的形成机理。研究结果可为理解纳米结构涂层沉积机理，及对SPPS进行参数优化提供理论参考。