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文檔簡介
1、超聲振動珩磨技術是一種難加工材料的有效處理方法,磨削液在超聲作用下會產(chǎn)生空化現(xiàn)象??栈莸恼駝舆^程、潰滅瞬間的高溫高壓物理環(huán)境以及隨之產(chǎn)生的微射流和沖擊波都會對材料表面產(chǎn)生不可忽略的影響。本論文針對磨削區(qū)的單空化泡,結合空化泡動力學相關理論,采用理論建模、數(shù)值仿真和試驗分析等方式,研究了單空化泡運動過程中各參量的變化情況,并探究了多種因素對單空化泡運動的影響。主要的研究內(nèi)容和結論如下:
1.在前人研究基礎上,考慮煤油蒸氣的冷凝
2、與蒸發(fā)和珩磨加工環(huán)境的特點,建立了超聲振動珩磨磨削區(qū)單空化泡的動力學模型,運用Matlab軟件對空化泡運動過程中的氣泡半徑、泡內(nèi)溫度、泡內(nèi)壓強和煤油蒸氣分子數(shù)進行了數(shù)值模擬,結果表明煤油蒸氣的冷凝與蒸發(fā)能夠有助于解釋泡內(nèi)溫度和泡內(nèi)壓強的變化過程。
2.通過比較傳統(tǒng)超聲與超聲振動珩磨兩種環(huán)境、不同初始半徑下磨削區(qū)空化泡狀態(tài)參量的變化情況,發(fā)現(xiàn)由于珩磨壓力的存在,超聲振動珩磨下的空化泡運動幅值受到較大抑制,但運動變化頻率卻加快,泡
3、內(nèi)壓強與溫度的最小值較大,同時泡內(nèi)煤油蒸氣分子數(shù)較少;隨著空化泡初始半徑的增大,氣泡半徑快速膨脹的時刻提前,最大膨脹倍數(shù)減小,壓縮潰滅時間也相應縮短,泡內(nèi)壓力和溫度的最大值變大,泡內(nèi)煤油蒸氣分子數(shù)增多。
3.研究超聲珩磨和外界環(huán)境因素對空化泡運動過程的作用,結果表明珩磨壓力、煤油液粘性和超聲頻率有較大影響,而珩磨頭的回轉(zhuǎn)和往復速度幾乎沒有影響。珩磨壓力的增大會顯著減小空化泡的最大半徑,還可能將空化泡直接壓潰;煤油粘性系數(shù)越大,
4、空化泡膨脹的阻力越大,半徑的變化越小;超聲波頻率越高,超聲作用時間越短,空化泡越難以充分生長,半徑將變小。
4.探討不同外界聲場激勵下空化泡的運動狀態(tài),與單頻激勵(正弦信號)相比,發(fā)現(xiàn)多頻激勵下的空化泡會經(jīng)歷更為平緩的生長過程,半徑變大;不同的多頻激勵相位差組合,會隨機地改變空化泡的運動過程;三角波的功率較小,輸入的聲場能量也較少,致使空化泡半徑略小,而方波正好與三角波相反。
5.采用水聽器法測量了超聲珩磨磨削區(qū)的空
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