磨粒流抛光S型弯管大涡数值模拟与试验研究
发布时间：2021-10-16 22:22
弯管是工业各领域广泛应用的重要零部件,在航空航天、汽车、军工、医疗、食品等领域因其使用环境的特殊性,往往对所使用零件的表面质量有着更高的要求。针对S型弯管内壁难以抛光和在弯管管壁开孔出现毛刺需要进行去毛刺、倒圆角及提高表面光洁度等实际需求的难题,本文采用磨粒流抛光方法对S型弯管进行光整加工,为磨粒流抛光工艺的普适性做出贡献。本文采用大涡模拟方法,选择KET亚格子模型对不同入口压力和磨料浓度条件下的磨粒流抛光无侧孔S型弯管和有侧孔S型弯管两类工件进行数值模拟。结果显示:对于无侧孔S型弯管,入口压力的大小决定了磨粒流的入口速度,较高的入口压力会使得剪切力的大小有明显提高,弯管壁面的湍流动能分布的均匀性会提高,磨粒流涡旋的数量增多;在保持入口压力不变的情况下提高磨料浓度可减小弯管内外侧的速度差,提高磨料浓度可以使得S型弯管的壁面剪切力与壁面的湍流动能分布更加均匀。对于有侧孔S型弯管,磨粒流出口条件的改变对磨粒流在有侧孔S型弯管内的运动状态具有显著影响,只将一段的侧孔设置为磨粒流出口时,会产生较好的抛光效果。无侧孔S型弯管磨粒流试验研究的结论显示:入口压力和磨粒粒径的变化对磨粒流抛光S型弯管效...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨粒流抛光示意图
第1章绪论2属材料进行抛光去除；（3）磨粒流抛光设备可以对液压、磨料的实时流速及流量进行控制，从而选择最适合的加工参数；（4）合理的磨粒流通道可以使磨料达到相应的被加工表面，不会影响其他不加工部位。磨粒流抛光技术类似于机械磨削，不会产生腐蚀层和重熔层，相反，它可以去除在光、电、热加工中产生的腐蚀层、重熔层和热加工影响区，从而得到高质量的零件加工表面，提高零件的使用寿命[8-11]。磨粒流抛光示意图如图1.1所示，磨粒流抛光流程如图1.2所示。图1.1磨粒流抛光示意图图1.2磨粒流抛光流程图目前磨粒流抛光工艺虽然还不具备普适性，但因其冷加工、柔性加工、精密加工、环保加工等优点，必然会带来磨粒流抛光设备在工艺上的创新改进，让其具有更加普遍的应用，拥有更强的整体抛光能力，在未来替代目前在安全性和环保性上不太高的砂轮抛光、电化学抛光等抛光方法。计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics，CFD）是近代流体力学、数值科
第2章两相流模型与固液两相磨粒流理论分析132.1.4两相流研究方法从理论上来说流体力学的基本方程可以用于两相流，但在两相流中一般需要分别列出各自相的守恒方程，此外还需考虑相互作用，常见的研究方法有经验关系式法、分析方法，以及唯象方法；由于目前计算流体力学以及大型数字计算机技术的发展，以此为基础的数值模拟理论及方法被许多学者提出并应用，并在某些方面进行了良好的学术应用。2.2固液两相流基本方程与模型尽管流体力学的基本方程理论上可以用于多相流，但不同研究者给出的多相流方程差别很大，主要原因是对于两相间作用力的处理方法不同。目前，从连续介质出发得到的两相流动基本方程得到了最为广泛的采用，下面介绍应用于固液两相流方程的一般性描述。设V是由静止的封闭曲面A所围的控制体，其中含有相1相2两种运动介质，()iAt是V内两相分界面，它将V分为1V(t)与2V(t)，()iAt的形式有两种，如图2.1所示，a)为单个面；b)为多个互相分割的曲面。相界面()iAt上的单位矢量1n()t与2n(t)是相1和相2外法线上的单位矢量，有以下关系：12n(t)n(t)（2-1）a)b)图2.1静止曲面包围的控制体与相界面的分布示意图a)单个面b)多个互相分割的面以V为控制体，设dA是控制体边界A上的面元，n是面元外法线上的单位矢量，建立体系的质量、动量、能量的守恒方程如下。2.2.1质量守恒方程在t时间内，V内质量增加来源于1A(t)与2A(t)流入的物质为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金磨料流光整加工表面完整性研究[J]. 施凯博,孙玉利,余泽,李国华,左敦稳. 表面技术. 2019(10)
[2]基于自激振荡脉冲特性的磨粒流抛光不锈钢细管内壁的仿真与实验研究[J]. 邓乾发,郭晨曦,袁巨龙,周辉,吕冰海,Duc-Nam Nguyen. 表面技术. 2019(10)
[3]整体叶盘磨粒流加工仿真与试验研究[J]. 赵路,孙玉利,施凯博,赵建社,左敦稳. 航空制造技术. 2019(13)
[4]航空增材制造复杂结构件表面光整加工技术研究及进展[J]. 高航,彭灿,王宣平. 航空制造技术. 2019(09)
[5]基于滑移速度壁模型的复杂边界湍流大涡模拟[J]. 时北极,何国威,王士召. 力学学报. 2019(03)
[6]基于大涡模拟的抑制孔腔涡旋流动与脉动压力的流动控制方法研究[J]. 邓玉清,张楠. 船舶力学. 2019(01)
[7]基于CFD-DEM方法的不同弯径比弯管中气固两相流动特性[J]. 张春燕,马超,晏飞. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[8]导管桨内流场及涡特性DES模拟[J]. 龚杰,郭春雨,赵大刚,宋科委,钟文军. 哈尔滨工程大学学报. 2019(08)
[9]基于分子动力学的磨粒微切削单晶铁数值分析[J]. 李俊烨,刘洋,卢慧,孟文卿,杨兆军,张心明. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[10]基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工数值分析与试验[J]. 李俊烨,苏宁宁,胡敬磊,杨兆军,盛亮,张心明. 农业工程学报. 2018(16)
硕士论文
[1]磨粒流研抛异形内曲面的大涡数值模拟及试验研究[D]. 苏宁宁.长春理工大学 2019
[2]精密接头磨料流光整加工机理与工艺研究[D]. 刘志刚.南京航空航天大学 2019
本文编号：3440601
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨粒流抛光示意图
第1章绪论2属材料进行抛光去除；（3）磨粒流抛光设备可以对液压、磨料的实时流速及流量进行控制，从而选择最适合的加工参数；（4）合理的磨粒流通道可以使磨料达到相应的被加工表面，不会影响其他不加工部位。磨粒流抛光技术类似于机械磨削，不会产生腐蚀层和重熔层，相反，它可以去除在光、电、热加工中产生的腐蚀层、重熔层和热加工影响区，从而得到高质量的零件加工表面，提高零件的使用寿命[8-11]。磨粒流抛光示意图如图1.1所示，磨粒流抛光流程如图1.2所示。图1.1磨粒流抛光示意图图1.2磨粒流抛光流程图目前磨粒流抛光工艺虽然还不具备普适性，但因其冷加工、柔性加工、精密加工、环保加工等优点，必然会带来磨粒流抛光设备在工艺上的创新改进，让其具有更加普遍的应用，拥有更强的整体抛光能力，在未来替代目前在安全性和环保性上不太高的砂轮抛光、电化学抛光等抛光方法。计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics，CFD）是近代流体力学、数值科
第2章两相流模型与固液两相磨粒流理论分析132.1.4两相流研究方法从理论上来说流体力学的基本方程可以用于两相流，但在两相流中一般需要分别列出各自相的守恒方程，此外还需考虑相互作用，常见的研究方法有经验关系式法、分析方法，以及唯象方法；由于目前计算流体力学以及大型数字计算机技术的发展，以此为基础的数值模拟理论及方法被许多学者提出并应用，并在某些方面进行了良好的学术应用。2.2固液两相流基本方程与模型尽管流体力学的基本方程理论上可以用于多相流，但不同研究者给出的多相流方程差别很大，主要原因是对于两相间作用力的处理方法不同。目前，从连续介质出发得到的两相流动基本方程得到了最为广泛的采用，下面介绍应用于固液两相流方程的一般性描述。设V是由静止的封闭曲面A所围的控制体，其中含有相1相2两种运动介质，()iAt是V内两相分界面，它将V分为1V(t)与2V(t)，()iAt的形式有两种，如图2.1所示，a)为单个面；b)为多个互相分割的曲面。相界面()iAt上的单位矢量1n()t与2n(t)是相1和相2外法线上的单位矢量，有以下关系：12n(t)n(t)（2-1）a)b)图2.1静止曲面包围的控制体与相界面的分布示意图a)单个面b)多个互相分割的面以V为控制体，设dA是控制体边界A上的面元，n是面元外法线上的单位矢量，建立体系的质量、动量、能量的守恒方程如下。2.2.1质量守恒方程在t时间内，V内质量增加来源于1A(t)与2A(t)流入的物质为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金磨料流光整加工表面完整性研究[J]. 施凯博,孙玉利,余泽,李国华,左敦稳. 表面技术. 2019(10)
[2]基于自激振荡脉冲特性的磨粒流抛光不锈钢细管内壁的仿真与实验研究[J]. 邓乾发,郭晨曦,袁巨龙,周辉,吕冰海,Duc-Nam Nguyen. 表面技术. 2019(10)
[3]整体叶盘磨粒流加工仿真与试验研究[J]. 赵路,孙玉利,施凯博,赵建社,左敦稳. 航空制造技术. 2019(13)
[4]航空增材制造复杂结构件表面光整加工技术研究及进展[J]. 高航,彭灿,王宣平. 航空制造技术. 2019(09)
[5]基于滑移速度壁模型的复杂边界湍流大涡模拟[J]. 时北极,何国威,王士召. 力学学报. 2019(03)
[6]基于大涡模拟的抑制孔腔涡旋流动与脉动压力的流动控制方法研究[J]. 邓玉清,张楠. 船舶力学. 2019(01)
[7]基于CFD-DEM方法的不同弯径比弯管中气固两相流动特性[J]. 张春燕,马超,晏飞. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[8]导管桨内流场及涡特性DES模拟[J]. 龚杰,郭春雨,赵大刚,宋科委,钟文军. 哈尔滨工程大学学报. 2019(08)
[9]基于分子动力学的磨粒微切削单晶铁数值分析[J]. 李俊烨,刘洋,卢慧,孟文卿,杨兆军,张心明. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[10]基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工数值分析与试验[J]. 李俊烨,苏宁宁,胡敬磊,杨兆军,盛亮,张心明. 农业工程学报. 2018(16)
硕士论文
[1]磨粒流研抛异形内曲面的大涡数值模拟及试验研究[D]. 苏宁宁.长春理工大学 2019
[2]精密接头磨料流光整加工机理与工艺研究[D]. 刘志刚.南京航空航天大学 2019
本文编号：3440601
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