软性磨粒流超声强化机理及试验研究

摘要：

针对固液两相软性磨粒流加工时间长,效率低的缺陷,提出一种软性磨粒流超声强化方法.该方法基于流场的欧拉-欧拉多相流模型和k-ε双方程湍流模型,将Navier-Stokes方程的声场模型与流场模型进行耦合.利用CFD流体分析软件,在有无加载超声波的两种情况下,对两者流场内的压力、速度及湍动能等相关参数进行对比研究分析,通过流体方程的求解得到流道内磨粒流的压力和速度分布情况.运用canny边缘检测算法对模拟图进行轮廓提取,结合Bwmorph等功能函数对轮廓图降噪去毛刺,得到处理后的数值模拟分析图,在数值模拟的基础上,利用粒子成像测速(Particle image velocimetry,PIV)系统观测流道内的流场变化,同时设计软性磨粒流循环加工系统,搭建其试验平台,对有无加载超声波两种情况下的加工效果进行对比试验.数值模拟和试验结果显示:数值模拟中加载超声波的矩形流道出现了大量速度较小、压力较大的空化区域,不断发展撞击壁面,并且数值模拟结果与PIV试验结论相一致;超声波作用于软性磨粒流,明显缩短了加工时间、提高了加工精度及效率.

关键词：软性磨粒流、超声波、欧拉模型、空化、数值模拟、轮廓提取、粒子成像测速、加工试验

所属期刊栏目：50

分类号：O359(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51375446

在线出版日期：2014-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：84-93