面向固-液两相软性磨粒流嵌入式实时测控系统

针对固-液两相软性磨粒流精密抛光方法中流道微小,无法采用常规直接信号传感器的问题,提出了一种基于二次信号-加速度振动信号的软性磨粒流监测方法。通过小波包分析提取了振动信号的特征。结合基于有限状态机理论与基于嵌入式实时操作系统的并发多任务的程序设计方法,采用面向对象技术开发了一种测控软件框架。采用Linux和DSP/BIOSRTOS实施了双操作系统信号处理技术,开发实现了一个面向软性磨粒流的,具有通用多通道高速数据采集功能的智能化嵌入式实时测控平台。研究结果表明,该系统具有易扩展与易交互的优点。

三相磨粒流抛光及其气泡溃灭分布特性

针对软性磨粒流在加工硬脆性材料时效率低下的问题,本文提出一种气-液-固三相磨粒流加工方法。该方法通过在加工流场内注入微尺度气泡群,利用气泡溃灭释放的能量提升磨粒流加工能力。基于计算流体力学和群体平衡模型耦合计算方法,建立气-液-固三相磨粒流流体力学模型,数值模拟结果揭示了工件表面三相磨粒流形成高速湍流涡旋流场加工特性,得到了工件表面气泡溃灭的分布规律,并探明流体黏度与气泡溃灭之间的关系。图像粒子测速实验表明,通入微尺度气泡群后,平均速度从12.50~13.50m/s提升至15.00~17.00m/s,最高平均速度可达20.00m/s以上。对比加工实验显示,经8h加工后,粗糙度从0.50μm降低到0.05μm。理论和实验研究结果说明借助微尺度气泡群的溃灭效应可有效提升软性磨粒流的加工效率和加工精度。

软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究

针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题,提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型,基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果,通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布,结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析,为约束模块的设计提供依据。研究结果表明:磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果,并与材料去除量成正相关关系;在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小,适合初始粗糙度低的工件表面加工,对于此次试验的初始粗糙度应在0.2μm以下;约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外,还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解,为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。

磨粒流研抛不锈钢弯头内壁流场仿真分析

针对磨粒流在弯管类零件中抛光效果受压强影响磨削不均匀的问题,采用固-液两相湍流模型,对不同初始压强条件下弯头内磨粒流流场特性进行数值模拟研究。通过运用ANSYS Fluent15.0软件,对比4种不同初始压强条件下的动态压强、壁面剪切应力及磨粒流速度的分布,分析抛光效果的变化情况。研究结果表明:适当增加初始压强可提高内壁抛光效果,内侧壁面抛光效果明显优于外侧壁面,为实际研抛不锈钢弯头提供了可靠依据。