基于相場模型的軟性磨粒流兩相流場特性分析方法.pdf

1、針對模具制造業(yè)出現(xiàn)越來越多的結構化表面，傳統(tǒng)加工方法難以對其進行全面的光整加工問題，提出一種基于軟性磨粒流的模具結構化表面光整加工方法。該方法的核心技術是流體攜帶磨粒在約束流道內(nèi)形成湍流來進行微力微量的無序化切削，從而實現(xiàn)光整加工，因此對于軟性磨粒流在約束流道內(nèi)的湍流流場特性的研究對于實現(xiàn)軟性磨粒流的湍流調(diào)控是具有重要的指導意義的。
　　 本論文針對軟性磨粒流精密加工方法中湍流流場特性的研究提出一種相場模型方法，從而實現(xiàn)了對軟性

2、磨粒流磨粒群動態(tài)兩相界面的求解以及磨粒群在約束流道內(nèi)運動的數(shù)值模擬，通過分析軟性磨粒流流場特性，探索磨粒群在湍流流場中的壓力及速度等對模具表面加工效果的影響。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)在對國內(nèi)外光整加工方法進行調(diào)研的基礎之上，對軟性磨粒流加工數(shù)值模擬常用的湍流模型、兩相流場理論研究模型、數(shù)值模擬技術進行了探討，并對本文流場特性研究的相場模型進行了綜述。
　　 (2)構建了軟性磨粒流加工方法的物理模型:分析了雷諾應力

3、輸運模型與代數(shù)應力模型，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;討論了兩相流運動的基本方程，在此基礎之上引入了描述界面運動的相場模型。
　　 (3)重點探討了不可壓縮兩相流場相場模型方法，提出并分析了一種傅立葉譜方法，實現(xiàn)了相場模型的半隱相容時間離散，利用此方法對相場模型進行數(shù)值逼近。通過利用相場模型對多種不可壓縮兩相流場進行數(shù)值模擬，驗證了相場模型方法的合理性。
　　 (4)基于相場模型對軟性

4、磨粒流兩相流場特性進行了分析:首先對軟性磨粒流加工的切削機理進行了討論，以不同尺寸直流道為計算空間，利用相場模型方法對磨粒群進入流道這一過程進行數(shù)值模擬;通過分析速度場，壓力等流場特性，準確描述了磨粒群的運動狀態(tài)和流場特性，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;最后進行軟性磨粒流觀測和加工實驗驗證了理論分析與數(shù)值模擬的正確性。
　　 本文的研究為軟性磨粒流湍流流場特性的分析提供了一種新的理論工具，為實現(xiàn)軟