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基于SST与撞击流的软性磨粒流动力学特性及实验研究

作　者: 付有志
导　师: 计时鸣；谭大鹏
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 软性磨粒流 SST k-ω湍流模型流体碰撞磨粒磨损精密加工
分类号: TG664
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
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内容摘要

软性磨粒流精密加工是利用处于湍流流态的磨粒流对工件表面进行加工的一种新方法。通过对不同约束流道及加工装置的数值模拟,分析其内部磨粒流运动规律。基于数值模拟结果对不同约束流道或加工装置进行设计,实现软性磨粒流精密加工最优化,主要工作结论如下:(1)针对软性磨粒流精密加工中单入口加工装置加工效果不均匀问题,基于流体碰撞理论,提出了一种双入口湍流强化加工新方法。(2)基于SST k?ω湍流模型与Mixture流体混合模型,建立了软性磨粒流加工过程分析模型。通过对两种加工装置内磨粒流的动力学特性进行了数值分析可知:单入口加工装置内,由于装置截面突变及约束流道壁面的限制,使得磨粒流的动力学参数在约束流道中心出现低值区域,湍动能在该区域沿流道方向呈衰减趋势。整个加工过程中,若约束流道内流体的参数分布规律不变,则导致整个加工表面出现加工不均匀性;双入口加工装置内,由于两股流体碰撞,使得约束流道内磨粒流各参数分布规律随时间改变而改变,湍动能沿特定方向的固定衰减趋势得以破坏,相对单入口加工装置而言提高了约束流道内磨粒流的运动无序性,有利于提高工件表面加工均匀性。(3)加工实验结果证明:单入口加工装置加工的工件表面在流动方向,侧边粗糙度比中间区域大,在侧边,原始的加工痕迹尚未完全去除;双入口加工装置加工的工件表面在流动方向,侧边与中间区域加工效果比较均匀,加工后工件表面成均匀镜面效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 论文选题背景  9-10
    1.1.1 模具表面光整加工面临的挑战  9-10
    1.1.2 模具表面光整加工方法  10
  1.2 磨粒流加工研究现状  10-13
  1.3 软性磨粒流精密加工技术现状  13-14
  1.4 SST k-ω湍流模型研究现状  14-15
  1.5 撞击流研究现状  15-16
  1.6 论文来源、研究目的及意义  16-17
  1.7 本论文研究内容  17-18
第2章 SST 湍流模型及撞击流理论分析  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 Fluent 软件概述  18-20
  2.3 流体方程  20-22
    2.3.1 流体基本方程  20-21
    2.3.2 流体基本方程时均化处理  21-22
  2.4 SST k-ω湍流模型  22-26
    2.4.1 湍流模型简介  22
    2.4.2 SST k-ω湍流模型  22-26
  2.5 流体对称碰撞理论  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 U 形约束流道动力学特性研究  30-37
  3.1 引言  30
  3.2 几何模型  30-32
  3.3 数值模拟结果  32-36
    3.3.1 约束流道内压力分布  32-33
    3.3.2 约束流道内湍动能分布  33-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章单双入口加工装置的磨粒流动力学特性研究  37-52
  4.1 引言  37
  4.2 几何模型及简化  37-39
  4.3 网格划分  39-40
  4.4 参数设置及数值模拟结果  40-51
    4.4.1 单入口加工装置数值模拟结果及分析  40-44
    4.4.2 双入口加工装置数值模拟结果及分析  44-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章软性磨粒流精密加工系统及实验研究  52-70
  5.1 引言  52
  5.2 软性磨粒流无工具精密加工系统  52
  5.3 两种泵作用下工件表面加工效果实验研究  52-55
    5.3.1 基于隔膜式计量泵的实验研究  53-54
    5.3.2 基于潜水泵的实验研究  54-55
  5.4 单双入口加工装置加工实验对比研究  55-60
  5.5 软性磨粒流无工具精密加工方法材料去除机理分析  60-67
  5.6 软性磨粒流精密加工系统改进  67-68
  5.7 本章小结  68-70
第6章结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
攻读学位期间参加的科研项目和成果  77

基于SST与撞击流的软性磨粒流动力学特性及实验研究

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