基于电磁驱动磨料浆体射流增压装置的介质研究

发布时间：2017-07-20 21:28

  本文关键词：基于电磁驱动磨料浆体射流增压装置的介质研究

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【摘要】：现有磨料射流技术能够实现切割等作业的功用,但采用类似原理实现磨料射流及磨料浆体射流连续作业的技术仍存在设备复杂、工作中存在短暂间隔,无法保证射流的稳定性和连续性,具有较好的混合加速效果、较高的能量转化效率且能够稳定连续作业的磨料射流技术仍未实现。考虑能否在不使用高压泵(或增压器)的前提下,直接利用正交电、磁场对磨料浆体进行增压,形成既可以实现低压连续供料且又能稳定连续作业的磨料浆体射流。目前国内外已开展的一些关于磨料浆体的研究,其磨料浆体是指利用添加剂本身的物理、化学性质使磨料在水中均匀的悬浮形成的较稳定浆料。而关于在其中添加电解质后用作导电流体的磨料浆体,亦未见有公开发表的文献资料,需进一步研究与探索,由此引出本课题。为对基于电磁驱动磨料浆体射流增压技术的介质研究,主要做了以下工作：通过结合多年对前混合磨料射流技术研究的实践经验,针对本课题也做了一些预研工作,主要是制作磁流体压力发生验证装置,以检验磁流体推进技术用于产生射流的可行性。在此基础上,研制电磁驱动磨料浆体射流实验装置以及研究用于实验的磨料浆体介质,主要包括：利用流体动力学和运动学理论知识找出磨料浆体介质组份对射流运动特性的影响规律,通过揭示射流性能随浆体特性的变化规律,形成适合在电、磁场作用下具有驱动功能的磨料浆体制备的基本方法；通过对流道内磨料粒子的分布规律、磨料浆体的连续性和稳定性进行研究,利用FLUENT软件对磨料浆体射流在增压管道内进行离散型数值模拟：搭建利用电场、磁场直接对磨料浆体增压的实验模型,并进行磨料浆体组份特性研究及增压特性影响实验。论文根据理论上分析磨料浆体的流变性能和数值模拟流场分布,以及磨料浆体配比对增压特性的影响实验,初步确定介质添加剂种类和配比,并研究了其浆体流变特性,获得相对适宜电磁驱动磨料浆体的介质配比。为后续开展更深层次的研究和设计提供理论和实验基础。
【关键词】：电磁驱动 磨料浆体介质 增压装置 流变特性
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG664
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 引言13-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 国内外研究动态15-19
• 1.1.1 水射流技术15-19
• 1.1.2 磁流体推进技术19
• 1.2 课题研究背景、来源、主要研究内容及意义19-22
• 1.2.1 课题背景19-20
• 1.2.2 课题来源20
• 1.2.3 课题主要内容20-22
• 1.2.4 课题研究意义22
• 1.3 本章小结22-23
• 2 磨料浆体介质的性能研究23-35
• 2.1 浆料的选用及其配制23-25
• 2.1.1 浆料中添加剂种类的选用23-24
• 2.1.2 浆料的配制方式24
• 2.1.3 浆体的配制比例分析24-25
• 2.2 磨料浆体的工艺性能分析25-32
• 2.2.1 造浆介质的构造特点25-29
• 2.2.2 磨料浆体介质的工艺性能29-32
• 2.3 磨料浆体的基本流变参数32-34
• 2.3.1 非牛顿流体的分类32-33
• 2.3.2 流变学概念33-34
• 2.4 本章小节34-35
• 3 磨料浆体介质在增压管道内流场的数值模拟35-49
• 3.1 流体力学基础35-37
• 3.1.1 一些基本概念35
• 3.1.2 流体流动的分类35-36
• 3.1.3 流体流动的控制方程36-37
• 3.2 研究流体运动的方法37-41
• 3.3 基于Fluent的增压装置磨料浆体流场的数值模拟41-48
• 3.3.1 多相流简介41-42
• 3.3.2 FLUENT软件简介42-43
• 3.3.3 FLUENT求解计算设置43-46
• 3.3.4 计算结果后处理及分析46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 电磁驱动磨料浆体增压装置的设计49-64
• 4.1 增压装置的工作原理49-50
• 4.2 理论动力输出的计算50-54
• 4.3 电磁磨料浆体射流增压装置测量调节系统的设计54-63
• 4.3.1 测量调节系统总体方案54
• 4.3.2 测量调节系统电参数测量方法54-56
• 4.3.3 电参数测量关键部件的选择56-60
• 4.3.4 调控装置的工作原理及功能60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 5 增压装置介质的实验研究64-71
• 5.1 实验原理64
• 5.2 实验设计64-70
• 5.2.1 磨料浆体性能实验及结果分析65
• 5.2.2 磨料浆体对装置增压特性的影响实验65-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 作者简介及读研期间主要科研成果79

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本文编号：570126