氣-液-固三相拋光磨粒動力學規(guī)律及加工試驗研究.pdf

1、氣-液-固三相磨粒流光拋光方法以微氣泡潰滅形成的空化沖擊效應驅(qū)動磨粒對工件表面進行拋光，在提升拋光效率的同時，減少了亞表面損傷的概率。目前對該方法的研究重點主要集中在磨粒流邊界條件的控制上，如磨粒入射角、入射速度等，但都未對拋光磨粒在流場中的動力學規(guī)律進行深入挖掘和直接測量。誠然通過探究氣-液-固三相近壁流場中空化沖擊磨粒的動力學規(guī)律對空化沖擊磨?？煽匦缘男纬杉皰伖庑实奶嵘哂兄卮笠饬x。在此思路下通過修正湍流模型對三相磨粒流進行數(shù)學描

2、述，利用PIV技術(shù)對拋光流場進行測量，提出微氣泡補償氣-液-固三相磨粒流拋光方法并進行加工試驗?；诖?，本文的主要工作如下:
　　(1)以大平面電子信息材料拋光技術(shù)為研究背景，分析了現(xiàn)有加工方法的利弊。對國內(nèi)外相關研究進行了綜述，提出了氣-液-固三相磨粒流拋光方法。對該方法所涉及的理論及技術(shù)進行了重點論述，確定了本文的主要研究內(nèi)容和后序工作任務。
　　(2)以可實現(xiàn)k-ε湍流模型為基礎，分析三相流場特性，并結(jié)合Mixture

3、模型對可實現(xiàn)k-ε湍流模型進行修正，使其對氣-液-固三相磨粒流流場運動規(guī)律的描述更為準確。探究空化沖擊磨粒在近壁端的動力學規(guī)律，并分析單磨粒在流場中的受力情況。
　　(3)綜合分析現(xiàn)有拋光模型的缺陷后優(yōu)化幾何模型并進行網(wǎng)格劃分、參數(shù)設置及數(shù)值模擬?；诹鲌鎏匦詳?shù)值模擬拋光工具入口數(shù)對流場特性和磨粒運動規(guī)律的影響，確定最佳入口數(shù)拋光工具，并在流場低湍動能、動壓力區(qū)域設置微氣泡補償，完善拋光圓盤，提出微氣泡補償氣-液-固三相磨粒流拋光

4、方法。
　　(4)PIV系統(tǒng)能夠在不干擾流場運動形態(tài)的同時對流場進行整體測量，有利于分析三相磨粒流的動力學規(guī)律，設計氣-液-固三相磨粒流PIV測量試驗平臺，對四入口拋光盤形成的流場進行觀測，并通過圖像處理算法計算流場的速度矢量、渦量等參數(shù)，試驗驗證數(shù)值模擬的正確性及拋光方法的可行性。
　　(5)設計氣-液-固三相磨粒流微氣泡調(diào)節(jié)試驗平臺，并進行拋光試驗。結(jié)果表明:在微氣泡補償下的氣-液-固三相磨粒流拋光4h后，B區(qū)域測量點硅