随着现代化生产对材料性能的不断提高,激光加工技术的迅速发展,激光熔覆技术已成为材料表面改性、新材料制备和拓宽传统材料应用范围的重要手段之一。进行激光同轴送粉熔覆时激光束、粉末输送、保护气体供给同步进行,可有效地提高熔覆层的质量和粉末利用率,因此同轴送粉装置的研究和设计是目前激光熔覆技术材料供给设备研究热点。本论文在深入探究同轴送粉装置结构和送粉机理的基础上,针对影响送粉质量的各个因素,采用计算流体动力学CFD方法对送粉流场进行了数值模拟,研究了多种情况下的气固两相流场、粉末运动轨迹、粉末聚焦浓度及聚焦半径,设计了一种可垂直拆卸焦点可调的激光同轴送粉喷嘴。论文依据同轴送粉喷嘴的结构特点,研究了粉末在喷嘴内的碰撞过程和气粉两相流的计算方法,结合激光同轴送粉的实际情况修正曳力模型,编写自定义函数调用至Fluent进行辅助计算;建立气粉两相流物理模型,采用欧拉双流体理论和算法对气固两相流场进行了全面考察,以此为基础对不同影响条件下同轴粉末的喷射聚焦效果进行分析,得到聚焦后的粉末浓度分布、聚焦半径、焦距大小,研究结果表明,粉末流的喷射速度主要影响粉末的聚焦浓度和焦点至喷嘴的距离;喷嘴间隙主要影响粉末聚焦后焦点直径;粉嘴倾斜角越大,粉末流焦点越下移;送粉量对粉末流浓度分布影响很小,同时各工艺参数相互影响,需要合理配置以提高熔覆质量。基于模拟计算的结果,结合当前同轴送粉结构设计中的不足,设计了一种同轴送粉喷嘴并对其进行了仿真分析,粉末流场稳定,实现了粉末焦点调节,可适用自重力送粉和载气送粉,所设计的结构可方便的进行垂直拆卸、更换喷嘴端部,设备通用性高,能够进一步满足激光同轴送粉的要求,为进一步的设备试制提供了理论依据。