發(fā)布時(shí)間：2017-10-03 18:39

  本文關(guān)鍵詞：槳葉式液粒兩相流光整加工技術(shù)方案與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：本課題目的在于開(kāi)發(fā)研究?jī)上嗔鞴庹庸ば路椒�。目前兩相流光整工藝是利用流體相，如高壓氣體或高壓液體在一定的空間里做強(qiáng)制環(huán)流運(yùn)動(dòng)，流體相在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)會(huì)帶動(dòng)夾雜在流體相中的固體磨料顆粒緊貼工件表面運(yùn)動(dòng)，使得固相磨料顆粒能夠?qū)ぜ砻鎰澆�、刻劃及滾壓，實(shí)現(xiàn)孔表面的光整加工。液固兩相強(qiáng)制環(huán)流光整加工工藝的實(shí)施過(guò)程中，需要使用專用的加壓設(shè)備產(chǎn)生高壓流體作為動(dòng)力源，并且還要使用管路進(jìn)行導(dǎo)流，整個(gè)加工過(guò)程不方便。本文結(jié)合上述工藝在實(shí)施過(guò)程的特點(diǎn)進(jìn)一步探究，提出槳葉式孔表面液粒兩相流光整加工工藝。 論文中工藝思路來(lái)源于金屬在液固兩相流中沖刷腐蝕磨損的理論機(jī)理，工程中有大量液粒兩相流應(yīng)用問(wèn)題，對(duì)于管道輸運(yùn)，水電站等出現(xiàn)液粒兩相流流動(dòng)現(xiàn)象中的管壁和水輪機(jī)，許多學(xué)者都致力于防止這些金屬部件的沖蝕磨損的研究，對(duì)其做了大量理論和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)液固兩相流體流動(dòng)速度，沖刷角度以及固相顆粒形狀、硬度進(jìn)行了研究，以削弱對(duì)表層金屬的沖刷腐蝕作用。因此本文中工藝實(shí)施方法就是加快金屬在液固兩相流中的沖刷腐蝕，同時(shí)參照生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用中槳葉式攪拌機(jī)的使用原理，提出一種槳葉式液粒兩相流光整加工技術(shù)方案，該工藝的具體實(shí)施方法是使用葉輪旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)置于液體里固體顆粒緊貼工件孔表面劃擦、刻劃及滾壓對(duì)其表面光整加工。 本文首先對(duì)流體相中固體顆粒對(duì)金屬壁面沖刷腐蝕機(jī)理進(jìn)行闡述，接著對(duì)液粒兩相流光整加工工藝的工作原理以及固相磨料顆粒對(duì)工件壁面的光整加工的作用機(jī)理進(jìn)行分析，并且對(duì)固體顆粒在流體相中的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況做出解析。 利用FLUENT對(duì)工作區(qū)域流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，分別對(duì)不同葉片數(shù)的葉輪，不同葉輪轉(zhuǎn)速、工件內(nèi)孔直徑的單項(xiàng)流流場(chǎng)進(jìn)行仿真，對(duì)流場(chǎng)中位置點(diǎn)的總速度、軸向速度、徑向速度和圓周速度以及流場(chǎng)中壓力場(chǎng)的分布情況進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論：在工藝中較適宜使用三葉片葉輪；在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，流場(chǎng)流體速度越大，對(duì)壁面動(dòng)壓力越大；對(duì)特定外徑的葉輪其能應(yīng)用于孔的直徑范圍有限。對(duì)液固兩相混合流場(chǎng)進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示，靠近葉輪位置處磨料顆粒運(yùn)動(dòng)劇烈，對(duì)壁面作用力較強(qiáng)。 最后對(duì)直徑為Φ130mm的45#鋼管進(jìn)行光整加工實(shí)驗(yàn)，得到不同葉輪轉(zhuǎn)速，磨料顆粒材料及尺寸大小對(duì)加工效果的影響情況，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)葉輪主軸轉(zhuǎn)速越高，，光整效率越高，獲得表面粗糙度Ra值越�。谎趸X材質(zhì)的磨料顆粒加工效果要優(yōu)于碳化硅材質(zhì)的磨料顆粒；粒徑小的磨料加工獲得表面質(zhì)量?jī)?yōu)于粒徑大的磨料加工后獲得表面。
【關(guān)鍵詞】：光整加工 液固兩相流 葉輪 FLUENT仿真
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG664
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 表面光整加工技術(shù)概述12-14
• 1.2.1 表面光整加工技術(shù)的定義12
• 1.2.2 表面光整加工技術(shù)的目的及特點(diǎn)12-13
• 1.2.3 表面光整加工技術(shù)發(fā)展方向13-14
• 1.3 孔表面光整加工研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 磁性磨料光整加工孔表面工藝14-16
• 1.3.2 磨料流光整加工16-17
• 1.3.3 磨料水射流光整加工17-18
• 1.3.4 兩相流光整加工18-19
• 1.4 液粒兩相流概述19-21
• 1.4.1 兩相與多相流的定義與分類(lèi)19-20
• 1.4.2 兩相流的基本方程20-21
• 1.5 本課題研究?jī)?nèi)容21
• 1.6 本章小結(jié)21-23
• 第二章 液粒兩相流光整加工理論分析23-31
• 2.1 液粒兩相流光整工藝的提出23-26
• 2.1.1 流體力學(xué)因素對(duì)金屬?zèng)_刷磨損的影響機(jī)制23-25
• 2.1.2 槳葉式攪拌的研究現(xiàn)狀25
• 2.1.3 技術(shù)方案的提出25-26
• 2.2 液粒兩相流孔表面加工原理26-28
• 2.2.1 微量磨削作用27
• 2.2.2 碰撞刻劃作用27-28
• 2.3 磨料顆粒受力及運(yùn)動(dòng)分析28-30
• 2.3.1 磨料顆粒的受力分析28-29
• 2.3.2 磨料顆粒的運(yùn)動(dòng)分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 液粒兩相流光整加工仿真及模擬分析31-59
• 3.1 FLUENT 軟件介紹31-33
• 3.2 不同葉輪結(jié)構(gòu)流場(chǎng)仿真33-45
• 3.2.1 葉輪結(jié)構(gòu)的構(gòu)建33-34
• 3.2.2 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建34
• 3.2.3 流場(chǎng)網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)置34-35
• 3.2.4 三種流場(chǎng)單相流模擬35-37
• 3.2.5 結(jié)果后處理37-45
• 3.3 不同參數(shù)的單相流的數(shù)值模擬研究45-52
• 3.3.1 葉輪主軸轉(zhuǎn)速對(duì)液流運(yùn)動(dòng)的影響45-49
• 3.3.2 葉輪與工件間間隙對(duì)液流運(yùn)動(dòng)的影響49-52
• 3.4 三葉片葉輪液粒兩相流的數(shù)值模擬仿真52-57
• 3.4.1 磨料為Φ5mm 碳化硅的兩相流仿真52-56
• 3.4.2 磨料為Φ5mm 碳化硅與Φ3mm 碳化硅兩相流仿真比較56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第四章 液粒兩相流光整加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-69
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皽?zhǔn)備59-60
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工件59-60
• 4.1.2 磨料選取60
• 4.1.3 液粒兩相流體制備60
• 4.2 液粒兩相流光整加工不同參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究60-68
• 4.2.1 工藝合理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證60-62
• 4.2.2 不同磨料材質(zhì)的加工效果的影響62-64
• 4.2.3 不同主軸轉(zhuǎn)速對(duì)加工效果的影響64-66
• 4.2.4 不同大小磨料顆粒對(duì)加工效果的影響66-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周?chē)?guó)忠,聶毅強(qiáng),包雨云,施力田,王英琛;攪拌槽內(nèi)非牛頓流體流動(dòng)場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期

2 丁一剛 ,王慧龍 ,郭興蓬 ,鄭家q

本文編號(hào)：966092