液粒两相螺旋流光整加工技术的理论研究及螺旋流仿真分析

摘要

本课题研究的目的是开发一种新型工艺——液粒两相螺旋流光整加工，是在气体旋涡流光整加工的基础上提出来的。其原理是要使液体在孔内形成螺旋流，从而驱使磨粒螺旋推进。通过磨粒对孔表面的滚压、刻划等，最终实现对孔表面光整加工的效果。此项新工艺研究的成功将弥补传统工艺和现有光整加工工艺的一些缺陷。由于在相同速度下液体比气体的能量要大的多，故液体螺旋流光整加工的实现将会使磨粒获得比气体旋涡流下更大的加工能力及加工行程。 本项课题主要内容有，阐述了传统的孔表面加工工艺；螺旋流的产生机理、衰减特性及生成螺旋流的一些装置；旋涡气流光整加工机理及液体螺旋流光整加工机理；最后选定用切向进流的方式来实现液体螺旋流；以及有关气体、液体的螺旋流模拟实验。 针对旋涡气流光整加工实验的成功实现，用Gambit进行模拟实验中模型的前处理，在FLUENT软件中模拟气体螺旋流的生成，以验证FLUENT软件可信度，其中模拟实验中模型的参数均以实验室中气体旋涡流的实验装置参数为准。通过仿真模拟，发现气体螺旋流与实验情况基本吻合。再用FLUENT软件对液体螺旋流的生成进行模拟。为了便于比较，液体螺旋流的模拟实验也采用气体旋涡流模拟实验的模型，且入口条件相同。通过实验，发现液体也能形成螺旋流，将气、液两种螺旋流进行比较及结合实际情况，得出液体螺旋流亦能带动磨粒螺旋推进，实现表面光整加工。但是为了减少能量的浪费，设想采用强制环流来带动磨料进行光整加工，而通过模拟发现强制环流不仅使螺旋流的行程有所延长，而且能量更高，适合进一步研究。在FLUENT中可以模拟两相流，最后初步模拟了气粒和液粒两相流。此次仿真模拟实验的结论将为以后研究此项课题奠定良好的基础，也能为实验装备的设计提供一定的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

第二章螺旋流方面的知识

第三章旋涡气流光整加工

第四章液粒两相螺旋流光整加工

第五章液体螺旋流与气体旋涡流的计算机仿真与分析

第六章两相流模型的选择及模拟实验

第七章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及从事研究项目