电火花防砂筛管割缝加工过程间隙场仿真分析研究
发布时间：2023-02-08 09:37
石油割缝筛管是石油开采中必不可少的机械装备,其加工质量的好坏直接决定石油开采率的高低。电火花加工时无机械作用力、加工质量高的特点在割缝筛管加工中具有很大的优势。其加工原理是利用火花之间的脉冲放电产生的高温从而实现蚀除金属的过程,是电磁力、热力和流场力共同作用的结果,因此为了更加准确的了解电火花加工割缝时间隙内的变化情况,对不同阶段间隙场的研究具有重要意义。本文首先对目前国内外加工割缝的方式、电火花加工温度场、流场和电场的研究现状进行了分析,并基于金属放电产生的高温蚀除过程建立了放电点处的温度场模型,得到了温度场在放电时刻小于脉冲宽度时的变化规律;通过设定不同数值大小的峰值电流和脉冲宽度,得到了不同时间段放电凹坑半径、深度、深径比和蚀除体积的大小,绘制出变化曲线,得到定性关系;为了得到定量关系,利用面心组合设计的方式建立了峰值电流和脉冲宽度与蚀除凹坑之间的回归方程,方便预测在给定峰值电流和脉冲宽度下的凹坑尺寸;并利用遗传算法对回归方程进行优化求解,得到满足电火花加工条件的最优电参数数值组合。电火花放电后蚀除掉的工件将作为电蚀产物被抛入到工作液中,而工作液能够顺利排出碎屑是电火花加工质量高...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 筛管割缝加工方式研究现状
1.4 电火花加工温度场研究现状
1.5 电火花加工间隙流场研究现状
1.6 电火花加工间隙电场研究现状
1.7 国内外文献综述简析
1.8 主要研究内容
第2章 单脉冲电火花加工放电点温度场仿真研究
2.1 引言
2.2 放电理论模型的建立
2.2.1 物理模型的建立
2.2.2 热源模型的建立
2.2.3 等离子通道半径的确定
2.2.4 极间能量分配系数的确定
2.3 放电温度场仿真前处理设置
2.3.1 有限元建模假设前提
2.3.2 几何建模及网格划分
2.3.3 材料物性参数设置
2.3.4 边界条件设定
2.4 温度场仿真结果分析
2.4.1 温度场随时间的变化情况
2.4.2 峰值电流对蚀除凹坑的影响
2.4.3 脉冲宽度对蚀除凹坑的影响
2.5 基于遗传算法的多目标优化
2.5.1 响应曲面试验设计
2.5.2 优化模型
2.6 本章小结
第3章 电火花割缝加工间隙流场仿真研究
3.1 引言
3.2 流场仿真理论基础
3.2.1 流场模拟方法的选择
3.2.2 湍流模型的选择
3.2.3 蚀除物粒子模型简介
3.3 流场仿真模型的建立
3.3.1 放电间隙估算
3.3.2 几何模型建立
3.3.3 流场网格划分
3.3.4 模型边界条件的设置
3.4 流场仿真结果分析
3.4.1 冲液方式对间隙流场的影响
3.4.2 电极形状对间隙流场的影响
3.4.3 放电间隙对间隙流场的影响
3.4.4 加工深度对间隙流场的影响
3.4.5 冲液压力对间隙流场的影响
3.4.6 超声振动幅值对间隙流场的影响
3.4.7 超声振动频率对间隙流场的影响
3.4.8 流场影响因素的关联性
3.5 本章小结
第4章 电火花割缝加工间隙电场仿真研究
4.1 引言
4.2 极间电场模型建立
4.2.1 电场仿真软件简介
4.2.2 数学模型理论分析
4.2.3 电场模型建立
4.3 电场仿真结果分析
4.3.1 电极形状对间隙电场的影响
4.3.2 脉冲电压对间隙电场的影响
4.3.3 加工间隙对间隙电场的影响
4.3.4 颗粒直径对间隙电场的影响
4.3.5 颗粒位置对间隙电场的影响
4.3.6 颗粒堆积对间隙电场的影响
4.4 混粉加工技术研究
4.4.1 混粉加工基本原理
4.4.2 粉末数目对极间电场的影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3737770
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的来源
1.2 课题研究的背景和意义
1.3 筛管割缝加工方式研究现状
1.4 电火花加工温度场研究现状
1.5 电火花加工间隙流场研究现状
1.6 电火花加工间隙电场研究现状
1.7 国内外文献综述简析
1.8 主要研究内容
第2章 单脉冲电火花加工放电点温度场仿真研究
2.1 引言
2.2 放电理论模型的建立
2.2.1 物理模型的建立
2.2.2 热源模型的建立
2.2.3 等离子通道半径的确定
2.2.4 极间能量分配系数的确定
2.3 放电温度场仿真前处理设置
2.3.1 有限元建模假设前提
2.3.2 几何建模及网格划分
2.3.3 材料物性参数设置
2.3.4 边界条件设定
2.4 温度场仿真结果分析
2.4.1 温度场随时间的变化情况
2.4.2 峰值电流对蚀除凹坑的影响
2.4.3 脉冲宽度对蚀除凹坑的影响
2.5 基于遗传算法的多目标优化
2.5.1 响应曲面试验设计
2.5.2 优化模型
2.6 本章小结
第3章 电火花割缝加工间隙流场仿真研究
3.1 引言
3.2 流场仿真理论基础
3.2.1 流场模拟方法的选择
3.2.2 湍流模型的选择
3.2.3 蚀除物粒子模型简介
3.3 流场仿真模型的建立
3.3.1 放电间隙估算
3.3.2 几何模型建立
3.3.3 流场网格划分
3.3.4 模型边界条件的设置
3.4 流场仿真结果分析
3.4.1 冲液方式对间隙流场的影响
3.4.2 电极形状对间隙流场的影响
3.4.3 放电间隙对间隙流场的影响
3.4.4 加工深度对间隙流场的影响
3.4.5 冲液压力对间隙流场的影响
3.4.6 超声振动幅值对间隙流场的影响
3.4.7 超声振动频率对间隙流场的影响
3.4.8 流场影响因素的关联性
3.5 本章小结
第4章 电火花割缝加工间隙电场仿真研究
4.1 引言
4.2 极间电场模型建立
4.2.1 电场仿真软件简介
4.2.2 数学模型理论分析
4.2.3 电场模型建立
4.3 电场仿真结果分析
4.3.1 电极形状对间隙电场的影响
4.3.2 脉冲电压对间隙电场的影响
4.3.3 加工间隙对间隙电场的影响
4.3.4 颗粒直径对间隙电场的影响
4.3.5 颗粒位置对间隙电场的影响
4.3.6 颗粒堆积对间隙电场的影响
4.4 混粉加工技术研究
4.4.1 混粉加工基本原理
4.4.2 粉末数目对极间电场的影响
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3737770
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