槳葉式液粒兩相流光整加工技術(shù)方案與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本研究目的在于開發(fā)研究兩相流光整加工新方法。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)加工過程不方便。本文結(jié)合上述工藝在實(shí)施過程的特點(diǎn)進(jìn)一步探

2、究，提出槳葉式孔表面液粒兩相流光整加工工藝。工藝思路來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)用問題，對于管道輸運(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，對其做了大量理論和實(shí)驗(yàn)研究，對液固兩相流體流動(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

3、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、刻劃及滾壓對其表面光整加工。
　　本文首先對流體相中固體顆粒對金屬壁面沖刷腐蝕機(jī)理進(jìn)行闡述，接著對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工件壁面的光整加工的作用機(jī)理進(jìn)行分析，并且對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對工作區(qū)域流場進(jìn)行仿真

4、模擬，分別對不同葉片數(shù)的葉輪，不同葉輪轉(zhuǎn)速、工件內(nèi)孔直徑的單項(xiàng)流流場進(jìn)行仿真，對流場中位置點(diǎn)的總速度、軸向速度、徑向速度和圓周速度以及流場中壓力場的分布情況進(jìn)行對比分析，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，流場流體速度越大，對壁面動(dòng)壓力越大;對特定外徑的葉輪其能應(yīng)用于孔的直徑范圍有限。對液固兩相混合流場進(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，對壁面作用力較強(qiáng)。最后對直徑為Φ130mm的45＃鋼