結(jié)構(gòu)化表面約束流道內(nèi)的磨粒群分布及其動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)化表面約束流道內(nèi)的磨粒群分布及其動(dòng)力學(xué)特性研究對(duì)于軟性磨粒流精密加工方法具有重要的指導(dǎo)意義，在充分了解磨粒群的運(yùn)動(dòng)規(guī)律情況下，可進(jìn)一步探討磨粒流流型的調(diào)控方法，以適應(yīng)不同加工環(huán)境的需要。針對(duì)不同磨粒濃度下相間作用力不同、磨粒群運(yùn)動(dòng)難以觀測(cè)等問(wèn)題，提出了一種磨粒群分布特征的研究方法；對(duì)軟性磨粒流的磨粒群分布及其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)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(dòng)力學(xué)模型，之后全面分析了低濃度時(shí)和高濃度時(shí)液固兩相的運(yùn)動(dòng)和受力，并研究了湍流的數(shù)值模擬方法，對(duì)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(jìn)行了描述。
　　 2.針對(duì)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(dòng)力學(xué)基本模型，并結(jié)合可實(shí)現(xiàn)k-ε湍流模型對(duì)V型紋理半環(huán)形截而流道內(nèi)的軟性磨粒流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了V型紋理半環(huán)形截面流道內(nèi)及近壁區(qū)軟性磨粒流的速

3、度場(chǎng)、磨粒群分布規(guī)律等參數(shù)特征。
　　 3.針對(duì)低濃度的軟性磨粒流進(jìn)行了磨粒運(yùn)動(dòng)模式和湍流擴(kuò)散模型的研究，采用離散相隨機(jī)游走模型和速度調(diào)控的方式，實(shí)現(xiàn)了V型紋理矩形截面流道內(nèi)磨粒群運(yùn)動(dòng)狀況的數(shù)值模擬，得到了磨粒群的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力學(xué)特性，證明了軟性磨粒流流動(dòng)已達(dá)湍流狀態(tài)。
　　 4.基于粒子圖像測(cè)試技術(shù)(PIV)系統(tǒng)，搭建了磨粒群運(yùn)動(dòng)觀測(cè)裝置，對(duì)磨粒群運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了觀測(cè)，采用互相關(guān)技術(shù)匹配圖像粒子對(duì)的方法，得到了磨粒群的運(yùn)動(dòng)特

4、性和渦量特性，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性；根據(jù)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了V型紋理矩形截面約束流道，進(jìn)行了實(shí)際工件的加工實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了觀測(cè)實(shí)驗(yàn)的正確性。
　　 5.應(yīng)用分形理論，結(jié)合圖像處理技術(shù)，采用計(jì)盒維數(shù)法對(duì)約束流道內(nèi)磨粒群的分布進(jìn)行了分形維數(shù)的計(jì)算，結(jié)果表明：約束流道內(nèi)磨粒群的分布具有分形特征，說(shuō)明軟性磨粒流流動(dòng)已達(dá)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(duì)于促進(jìn)結(jié)構(gòu)化表面光整加工及豐富軟