基于相場(chǎng)模型的軟性磨粒流兩相流場(chǎng)特性分析方法.pdf

1、針對(duì)模具制造業(yè)出現(xiàn)越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)化表面，傳統(tǒng)加工方法難以對(duì)其進(jìn)行全面的光整加工問(wèn)題，提出一種基于軟性磨粒流的模具結(jié)構(gòu)化表面光整加工方法。該方法的核心技術(shù)是流體攜帶磨粒在約束流道內(nèi)形成湍流來(lái)進(jìn)行微力微量的無(wú)序化切削，從而實(shí)現(xiàn)光整加工，因此對(duì)于軟性磨粒流在約束流道內(nèi)的湍流流場(chǎng)特性的研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)軟性磨粒流的湍流調(diào)控是具有重要的指導(dǎo)意義的。
　　 本論文針對(duì)軟性磨粒流精密加工方法中湍流流場(chǎng)特性的研究提出一種相場(chǎng)模型方法，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟性

2、磨粒流磨粒群動(dòng)態(tài)兩相界面的求解以及磨粒群在約束流道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬，通過(guò)分析軟性磨粒流流場(chǎng)特性，探索磨粒群在湍流流場(chǎng)中的壓力及速度等對(duì)模具表面加工效果的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)在對(duì)國(guó)內(nèi)外光整加工方法進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)之上，對(duì)軟性磨粒流加工數(shù)值模擬常用的湍流模型、兩相流場(chǎng)理論研究模型、數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行了探討，并對(duì)本文流場(chǎng)特性研究的相場(chǎng)模型進(jìn)行了綜述。
　　 (2)構(gòu)建了軟性磨粒流加工方法的物理模型:分析了雷諾應(yīng)力

3、輸運(yùn)模型與代數(shù)應(yīng)力模型，根據(jù)軟性磨粒流湍流特性選擇了κ-ε模型作為本次數(shù)值模擬的湍流模型;討論了兩相流運(yùn)動(dòng)的基本方程，在此基礎(chǔ)之上引入了描述界面運(yùn)動(dòng)的相場(chǎng)模型。
　　 (3)重點(diǎn)探討了不可壓縮兩相流場(chǎng)相場(chǎng)模型方法，提出并分析了一種傅立葉譜方法，實(shí)現(xiàn)了相場(chǎng)模型的半隱相容時(shí)間離散，利用此方法對(duì)相場(chǎng)模型進(jìn)行數(shù)值逼近。通過(guò)利用相場(chǎng)模型對(duì)多種不可壓縮兩相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了相場(chǎng)模型方法的合理性。
　　 (4)基于相場(chǎng)模型對(duì)軟性

4、磨粒流兩相流場(chǎng)特性進(jìn)行了分析:首先對(duì)軟性磨粒流加工的切削機(jī)理進(jìn)行了討論，以不同尺寸直流道為計(jì)算空間，利用相場(chǎng)模型方法對(duì)磨粒群進(jìn)入流道這一過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬;通過(guò)分析速度場(chǎng)，壓力等流場(chǎng)特性，準(zhǔn)確描述了磨粒群的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和流場(chǎng)特性，并根據(jù)Preston方程研究了不同尺寸流道內(nèi)磨粒群的切削效果;最后進(jìn)行軟性磨粒流觀(guān)測(cè)和加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析與數(shù)值模擬的正確性。
　　 本文的研究為軟性磨粒流湍流流場(chǎng)特性的分析提供了一種新的理論工具，為實(shí)現(xiàn)軟