脉动态电解加工多场耦合仿真分析及试验研究

为了掌握脉动态电解加工多物理场耦合机制,针对直流电解加工和脉动态电解加工两种加工模式建立了包含电场、流场、传热和气泡的数学模型来开展多物理场耦合仿真分析,研究不同加工间隙下多物理场耦合作用对电流密度分布的影响,通过试验对仿真结果进行了验证。     

航空叶片电加工多物理场耦合仿真及实验研究

针对涡轮转子叶片电解加工过程参数分布复杂、型面难以预测的问题,分析电解加工过程中电场、流场、温度场特性,建立多场耦合数学模型并利用Matlab ode45函数求解多物理场耦合数值解;利用COMSOL软件对叶片电解加工过程多物理场进行数值模拟,得到加工间隙内电解液流速、温度、电解质电流密度的分布规律;选择合适的工艺参数完成了Inconel 718叶片电解加工试验,用三坐标测量机得到叶片轮廓曲线的实测值,与单电场仿真的理论值与多物理场耦合后仿真的理论值进行对比。结果表明,多物理场耦合仿真的理论值更接近于试验检测的实测值,能够准确模拟实际电解加工过程,可以为实际加工过程阴极工具设计、参数优化等提供理论依据,对提高电解加工质量和效率有重要意义。     

小锥度锥形孔电解加工的试验研究

针对常规加工方法难以满足在难加工材料上进行锥形孔加工的难题,尤其是小锥度锥形孔的加工,本文建立了小锥度锥形孔电解加工的多物理场耦合数学模型,基于COMSOL开展了电解加工过程的多物理场耦合仿真,进行了小锥度锥形孔的电解加工试验研究,通过设置不同的阴极进给速度、工作电压分别得到不同锥度锥形孔的仿真和试验测量轮廓曲线,并进行对比分析,总结工艺参数对锥形孔轮廓曲线的影响规律,验证加工过程多物理场耦合仿真模型的准确性。     

电解加工过程多物理场耦合仿真及试验研究

针对电解加工过程中复杂、难以预测的问题,建立小孔内扩孔电解加工过程多物理场耦合的数学模型,利用COMSOLMultiphisics软件进行仿真分析,得到加工间隙内的流速分布、电流密度分布和温度分布,并分析了不同加工时间和电压对温度分布的影响。选择合适的工艺参数进行试验,得到了小孔内壁轮廓曲线的实测值,并与耦合多物理场仿真的理论值、未耦合多物理场(仅电场)仿真的理论值进行对比。结果表明,耦合多物理场仿真的理论值与实测值更接近,误差更小,可以准确地模拟实际电解加工过程。     

回转体表面掩膜微细电解加工有限元分析及试验研究

针对在回转体零件表面加工微织构的难题,文中建立了回转体表面微细电解加工的多物理场耦合数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行了仿真求解。设计了掩膜电解加工专用夹具和电解液系统,优化了电解液的流道结构,在较低加工电压和较短加工时间的条件下,开展了工艺试验。通过对比分析微坑深度的仿真值和测量值,验证了加工过程多物理场耦合仿真模型的准确性,得到了形状精度高、均匀排布的直径为φ200μm的微坑阵列,为在回转体表面加工微织构提供了一种合理有效的方法。     

基于高速摄像的脉动态电解加工电流特性研究

针对脉动态电解加工的电流特性开展多物理场耦合仿真分析,仿真结果显示电流波形以最小加工间隙时刻对称分布。针对在脉动态电解加工实验中观察到的加工电流峰值实际前置于最小加工间隙时刻的现象,采用高速摄像对脉动态电解加工中的产物情况进行观测,并结合图像灰度处理软件对产物在间隙中的比例进行量化分析,分析结果表明产物在加工间隙内的堆积过程特性是引起电流波形峰值前置的主要原因。     

基于多场耦合的电解加工腐蚀模拟

为掌握电解加工过程中多物理场耦合机制,利用湍流气泡流模型对电解加工对电解加工中气液两相流场进行描述,并耦合电化学相关模型,分析了初始状态及不同时刻下的电流密度和工具阴极、工件阳极表面气泡率的分布规律.仿真结果表明:间隙两端的杂散电场和阴极表面析出的氢气会使加工间隙内的电流密度分布不均匀,从而影响工件的腐蚀成型.此次研究结果可为缩短实际加工试验的周期,提高加工精度提供参考.     

抽吸电极电解加工微小孔加工工艺研究

航空发动机中的微小孔电解加工的入口杂散腐蚀影响着零部件的疲劳强度,针对电解加工微小孔时入口形貌不理想的难题,利用抽吸电极电解加工方法,有效降低了高温合金上微小孔入口的杂散腐蚀。通过多物理场耦合模型分析了电解加工过程中的电场、流场分布情况和轮廓成型过程,与相同参数下管电极电解加工对比,同时研究加工过程中的供给流量与抽吸压力的大小对入口形貌的影响,并优化了仿真参数,进而指导加工工艺。仿真与试验结果表明：采用合适的抽吸电极结构和加工工艺参数,电解加工的入口杂散腐蚀区域可明显减小甚至消失,可以有效提高加工定域性;在其他参数不变的情况下,采用1.5 mL/min的供给流量、27 mL/min的回收流量时,加工过程稳定无短路,获得的入口形貌无杂散腐蚀。研究结果对进一步了解抽吸电极电解加工的原理以及提高高温合金小孔加工质量均具有重要意义。     

基于电场和流场耦合的微坑电解加工数值研究

表面织构技术能够有效降低摩擦副表面摩擦和磨损。以方形微坑电解加工为对象,充分考虑加工中电场与流场相互关系建立了耦合场理论模型,采用数值计算方法得到了耦合场电势分布、电流密度分布和体积分数分布等,探讨了入口压力与出口最大氢气体积分数的影响关系,研究结果可为方形微坑电解加工提供一定的参考。最后开展了方形微坑电解加工实验,得到了方形微坑实验件。     

电子装备机电热多场耦合问题初探

介绍了普遍存在的多物理场场耦合问题.首先,给出了几个主要且常用物理场的数学描述,讨论了它们之间的场耦合关系,进而研究了多场耦合的建模问题.对电子装备中存在的多场耦合及其建模问题作了专门论述.其次,介绍了多场耦合问题的求解策略与方法,涉及到不同场网格之间的匹配、滑移及信息传递等问题.再者,阐述了多场耦合优化设计问题,给出了一种多场耦合问题的优化设计模型.     

基于COMSOL的电解加工炮管膛线加工间隙的研究

为了缩短阴极研制周期,按照无源导电媒质中的电场建立间隙电场的数学模型,按照气液两相流建立流场的数学模型,根据膛线电解加工工艺参数设置边界条件,采用COMSOL Multiphysics3.4多物理场耦合软件对加工间隙进行数值模拟,结合工艺试验的数据,分析加工间隙电场分布对实际加工精度的影响。结果表明,当阴极工作齿向内收一定角度,有利于减小膛线槽壁倾角和槽底圆角,计算机模拟与工艺试验结果一致。     

基于多场耦合模拟的电解加工温度场研究

针对电解加工过程中温度不均,很难用试验装置准确测量的问题,建立了电解加工多物理场模型。在COMSOL Multiphysics软件平台进行电解加工数值模拟,分析了不同电解液流速下的温度、电流密度变化规律。得出通过加快电解液流速可以使阳极温度、电流密度更加均匀。     

振动进给对表面小微结构电解加工流场的影响

为研究振动进给对表面小微结构电解加工流场的影响，以薄片表面小微结构为研究对象，建立了电解加工多场耦合仿真模型，对持续进给和振动进给条件下微结构电解加工过程进行仿真，并开展工艺试验，研究了振动进给对流场的影响规律。结果表明，耦合间断放电的振动进给可保证电源开通前电解液更新为电导率分布均匀的初始状态；随着加工深度的增加，振动运动对流场的扰动减弱，而沿程气泡分布趋于均匀；对于加工深度在0～0.5 mm的表面微结构，振幅为0.3 mm、频率为40 Hz的振动进给运动对流场条件改善效果较好，有利于提高薄片表面小微结构电解加工过程稳定性、表面质量以及尺寸一致性。     

数控电解机械复合切割加工间隙研究

根据电解加工平衡间隙理论,建立了数控电解机械复合切割加工的物理和数学模型;基于FLUENT软件分析得到数控电解机械复合切割加工的间隙内流场分布规律,根据间隙内流场分布规律优化设计阴极,改善了流场分布。并以某一型号阴极为例进行试验研究,得到电压、主轴转速和电解液温度等加工参数与加工间隙的影响规律,求得对应条件下最快平衡进给速度,为实际加工提供依据。     

多场耦合下超磁致伸缩材料特性与应用综述

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)以其大磁致伸缩系数、快速时间响应及以高机电转换效率等特点可应用于多种场合,从而实现电能、磁能、机械能和热能等多个基本场之间的转化。基于多场耦合理论,首先系统地介绍了GMM与压电陶瓷等其他材料相比表现出的优异性能,以及在工程应用中这些性能与磁场强度、温度和频率等因素的关系。然后针对GMM在多场耦合下的耦合关系,介绍其建模分析中常用的各种数学模型及其优缺点,并以GMM中电、磁、机、热多场耦合为背景,分析其中需要特别关注的多场耦合效应。最后介绍国内外各工程领域中的GMM应用及其开发概况,以无线电能传输中的GMM多场耦合分析为例,剖析其原理、结构,阐述其基本性能,并对GMM未来的发展及应用领域作出展望。     

空间指向测量仪器的多物理场效应研究综述

空间指向测量技术是航天器研制中的基础性和关键性技术之一。多参量、时变性、强耦合的空间多物理场是制约指向测量精度向毫角秒级提升的瓶颈。本文首先对空间多物理场的复杂效应进行了概述;然后从空间多物理场误差的分析抑制、地面标定和在轨标定3个方面总结了国内外空间多物理场误差标定装置和关键技术的研究现状。本文提出,通过精准模拟与感知多物理场,量化重构空间复杂环境,搭建毫角秒级误差标定系统,揭示多物理场耦合效应及误差演化机理,建立完备的多物理场效应分析和误差补偿模型,是突破高精度空间指向测量技术的重要途径。最后,本文剖析了装置研制和空间多物理场效应研究中的关键难题,并对相关技术的发展给出了若干建议和展望。     

钛合金疏水表面微坑阵列的掩膜电解加工仿真与分析

为改善钛合金疏水性能,获得较高的接触角,使用掩膜电解技术对钛合金进行了凹坑阵列表面微织构的加工。首先,建立微坑阵列掩膜电解加工的数学模型并进行多物理场耦合仿真;其次,分析掩膜电解加工参数对微坑阵列的作用,并借助润湿理论模型获得微坑阵列的固-液接触面积比;最后,以该面积比为因变量,以电解质质量分数、电解电压和掩膜尺寸为自变量,进行正交试验仿真和极差分析,获得最佳工艺参数组合。与仿真预测值相比,微坑阵列单元体直径、间距、深度、固-液接触面积比和表面接触角的测量值误差均小于8%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备了接触角约为140°的微坑阵列。     

国内外电解加工的研究现状

结合国内外电解加工的研究现状,分别从电解阴极设计、脉冲电流电解、微精细电解、复合电解及数控电解等5个方面加以分析比较。探讨了国内外各领域的研究进展,指出了电解加工的发展方向是自动化、柔性化和智能化。阐述了高的加工精度和环境友善的加工过程是电解加工必经之路的理念。     

涡轮叶片电解加工的流场仿真分析

涡轮叶片是航空发动机中的重要零件,主要加工方式是电解加工。基于电解加工流场理论,建立涡轮叶片的三维模型和电解加工的流场模型。应用COMSOL Multiphysics软件对涡轮叶片电解加工进行流场仿真分析,研究流场的分布及特性,分析不同加工间隙和不同电解液压力对流场的影响。通过分析,得出涡轮叶片电解加工时加工间隙、电解液压力与流场流速之间的关系。     

电解加工电源研究现状及发展趋势

电解加工电源是电解加工装备中的关键核心基础设备,其性能直接影响着电解加工的精度、稳定性、表面质量和经济性.为了更加充分发挥电解工艺的潜力和优势,实现精密、高效、稳定的电解加工,有必要对电解加工电源的研究现状及发展趋势进行系统梳理和全面总结.系统分析了宏观尺度电解加工和微细电解加工的工艺原理,加工质量、效率和工艺稳定性等的影响因素,归纳总结出不同类别、不同应用场合下电解工艺对加工电源的性能指标要求.较为全面地介绍了近年来国内外在电解加工电源方面的相关研究进展及应用情况.对电解加工电源在控制高频脉冲产生、信号处理与输出、加工间隙监测、电源保护等几个方面的关键技术进行了评述,同时对电解加工电源的发展趋势进行了预测和展望,为促进我国电解加工技术的快速发展和广泛应用提供有益的参考.