骨外科纳米粒子射流喷雾式微磨削温度场理论分析及试验

摘要：

温度过高是目前临床神经外科骨磨削的技术瓶颈,纳米粒子射流喷雾式冷却(nanoparticle jet mist cooling,NJMC)是解决磨削热损伤的有效措施.建立最大未变形切屑厚度模型及热流密度模型,采用数理统计的方法建立NJMC条件下的对流换热系数模型,并进行喷雾式和NJMC条件下的骨微磨削温度场的数值仿真研究.结果表明:骨表面温度随纳米粒子体积分数的增大而减小.利用与人骨力学性能最相近的新鲜牛股骨密质骨进行微磨削试验,结果显示,以喷雾式冷却(32.7℃)作为对比试验,采用纳米粒子体积分数0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％的纳米流体测得的表面温度分别降低了14.1％、17.1％、19.6％、22.9％、33.3％,验证了骨表面温度随纳米粒子体积分数的增大而减小的规律.理论分析与试验结果高度吻合,验证了理论建模的正确性.将机械加工技术用于医疗康复,旨在为降低神经外科临床骨磨削温度提供一种有效方法.

关键词：外科骨磨削、纳米粒子、喷雾式冷却、对流换热系数、温度场

所属期刊栏目：54

分类号：TG580(金属切削加工及机床)

资助基金：国家自然科学基金51575290;山东省重点研发计划2017GGX30135,2018GGX103044;山东省自然科学基金ZR2017PEE011,ZR2017PEE002

在线出版日期：2018-11-19（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：194-203