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约束模块在软性磨粒流精整加工中的应用及其设计方法

作　者: 池永为
导　师: 计时鸣；谭大鹏
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 软性磨粒流精整加工约束模块边界层颗粒入射模型设计方法
分类号: TG664
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 35次
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内容摘要

约束模块作为软性磨粒流加工方法的核心构件,不仅能实现对湍流流场的按需调控,且可以完成有效加工区域的拓展与迁移。针对此问题,本文提出了一种面向软性磨粒流加工的约束模块设计方法,并完成了相关验证实验,主要工作结论描述如下:(1)基于固-液两相流边界层理论建立了可应对约束流道环境下软性磨粒流磨粒入射壁面过程的颗粒运动轨迹数学模型。针对稀疏磨粒流在湍流状态下的壁面接触问题,提出了一种游离磨粒入射壁面速度与角度计算方法,为软性磨粒流近壁区域微切削效应提供了可靠依据。(2)针对具体的约束流道条件,基于可实现(Realizable) k-ε模型和混合(Mixture)模型建立了软性磨粒流加工过程动力学模型。针对磨粒流经过弧形约束模块的绕流偏转现象,利用涡旋结构分析方法揭示了软性磨粒流加工过程中表面动压力不对称机理。(3)提出了可满足软性磨粒流加工需求的约束模块普适设计方法。基于软性磨粒流加工实验平台,设计了可移动式约束模块,并完成了加工实验。结果证明:约束突起结构对动压力、磨粒体积分数、磨粒入射速度有明显调控作用,且可以实现有效加工区域的迁移,证明了本文方法的可行性与有效性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的来源  10
  1.2 研究背景  10-13
  1.3 论文研究意义及主要内容  13-18
    1.3.1 研究意义  13-15
    1.3.2 主要研究内容  15-18
第2章约束流道流场数学建模  18-43
  2.1 引言  18
  2.2 计算模型的选择  18-26
    2.2.1 流体力学基础  18-21
    2.2.2 半隐式压力相关方程算法  21-22
    2.2.3 湍流模型简介与选择  22-24
    2.2.4 两相流模型简介与选择  24-25
    2.2.5 CFD 软件局限性  25-26
  2.3 约束流道内的边界层厚度  26-32
    2.3.1 边界层和边界层厚度的提出  26-28
    2.3.2 边界层厚度值计算方法  28-30
    2.3.3 高级壁面处理方法  30-32
  2.4 边界层流场速度分布  32-36
    2.4.1 边界层内流场结构分析  33-34
    2.4.2 约束流道内边界层流场模拟  34-36
  2.5 边界层内颗粒运动轨迹  36-42
    2.5.1 颗粒入射边界层前的速度分析  37-38
    2.5.2 颗粒在边界层内的受力分析  38-39
    2.5.3 颗粒在边界层内的动力学模型  39-42
  2.6 本章小结  42-43
第3章约束流道内流场的数值模拟  43-57
  3.1 引言  43
  3.2 初步仿真模型  43-48
  3.3 试验流场仿真模型  48-56
    3.3.1 构建仿真模型  48-50
    3.3.2 仿真结果分析  50-56
  3.4 本章小结  56-57
第4章约束模块的设计  57-64
  4.1 引言  57
  4.2 约束模块结构设计方法  57-61
    4.2.1 临界不淤流速的确定  57-58
    4.2.2 约束模块结构设计  58-61
  4.3 约束模块在实际模具加工中的应用  61-63
    4.3.1 设计方法  61-62
    4.3.2 设计实例  62-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章试验研究  64-71
  5.1 引言  64
  5.2 搭建试验台  64-65
  5.3 试验结果分析  65-69
  5.4 本章小结  69-71
第6章结论与展望  71-74
  6.1 结论  71-72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
攻读学位期间参加的科研项目和成果  78

约束模块在软性磨粒流精整加工中的应用及其设计方法

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