結構化表面約束流道內的磨粒群分布及其動力學特性研究.pdf

1、結構化表面約束流道內的磨粒群分布及其動力學特性研究對于軟性磨粒流精密加工方法具有重要的指導意義，在充分了解磨粒群的運動規(guī)律情況下，可進一步探討磨粒流流型的調控方法，以適應不同加工環(huán)境的需要。針對不同磨粒濃度下相間作用力不同、磨粒群運動難以觀測等問題，提出了一種磨粒群分布特征的研究方法；對軟性磨粒流的磨粒群分布及其動力學特性進行了深入研究，從根本上證明了軟性磨粒流精密加工方法的可行性和有效性，主要工作如下：
　　 1.從液固兩相流

2、和湍流模型兩方面入手，首先分析了單顆粒動力學模型，之后全面分析了低濃度時和高濃度時液固兩相的運動和受力，并研究了湍流的數(shù)值模擬方法，對適合于低濃度和高濃度液固兩相軟性磨粒流的物理模型進行了描述。
　　 2.針對不同濃度的軟性磨粒流，采用混合模型方法建立了軟性磨粒流加工方法的兩相流動力學基本模型，并結合可實現(xiàn)k-ε湍流模型對V型紋理半環(huán)形截而流道內的軟性磨粒流流動進行了數(shù)值模擬，得到了V型紋理半環(huán)形截面流道內及近壁區(qū)軟性磨粒流的速

3、度場、磨粒群分布規(guī)律等參數(shù)特征。
　　 3.針對低濃度的軟性磨粒流進行了磨粒運動模式和湍流擴散模型的研究，采用離散相隨機游走模型和速度調控的方式，實現(xiàn)了V型紋理矩形截面流道內磨粒群運動狀況的數(shù)值模擬，得到了磨粒群的運動特性和動力學特性，證明了軟性磨粒流流動已達湍流狀態(tài)。
　　 4.基于粒子圖像測試技術(PIV)系統(tǒng)，搭建了磨粒群運動觀測裝置，對磨粒群運動進行了觀測，采用互相關技術匹配圖像粒子對的方法，得到了磨粒群的運動特

4、性和渦量特性，驗證了仿真結果的正確性；根據(jù)觀測實驗，設計了V型紋理矩形截面約束流道，進行了實際工件的加工實驗，驗證了觀測實驗的正確性。
　　 5.應用分形理論，結合圖像處理技術，采用計盒維數(shù)法對約束流道內磨粒群的分布進行了分形維數(shù)的計算，結果表明：約束流道內磨粒群的分布具有分形特征，說明軟性磨粒流流動已達湍流狀態(tài)，從根本上證明了軟性磨粒流精密加工方法的可行性和有效性。
　　 本文研究成果對于促進結構化表面光整加工及豐富軟