电喷镀阳极喷嘴的流场仿真及试验

针对平面式和直纹曲面的电喷镀阳极喷嘴流场设计,以电镀液的流道为物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法对流场的数值模型进行求解应用。单相流模拟喷嘴内液体流动情况,VOF多相流模型模拟分析喷射液柱与空气混合状态,研究工件表面镀液分布情况。根据仿真结果,并结合试验,确定最优的阳极喷嘴设计结构。     

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。     

喷嘴参数对射流电沉积区域流场的影响

针对采用射流电沉积加工精度不高,沉积面积不易控制,沉积层均匀性差等问题,分析了长孔形射流喷嘴参数对沉积区域及沉积轮廓的影响。通过建立系统流体动力学模型,研究了长孔形喷嘴截面倾斜角度及喷嘴腔体长度对沉积区域流场的影响,探讨了在电场流场耦合作用下沉积层的轮廓分布状况。仿真结果表明,随着喷嘴截面倾斜角度由30°～70°不断增大,喷嘴出口处沉积液的定域范围可以缩小3 mm左右,定域性明显提高;而随着喷嘴腔体长度由40～80 mm增长,流体速度、压力和定域性的变化不大;沉积层厚度在喷嘴正下方区域最大,然后由中心向两边逐渐对称变薄。根据仿真参数加工出喷嘴并通过实验验证,实验结果与仿真结果基本吻合。     

基于均匀设计和遗传算法的液动压悬浮抛光工艺参数优化研究

针对液动压悬浮抛光流场压力均匀性优化问题,研究了悬浮抛光加工过程中工艺参数对加工区域动压力的影响;采用计算流体力学(CFD)和均匀设计方法求解了不同工艺参数下加工区域的压力均值和压力标准差;采用多元非线性回归方法建立了工艺参数与压力均值、压力标准差的拟合数学模型;通过遗传算法对工艺参数进行了优化;通过数值模拟和加工实验对比研究了优化前后的压力分布和加工效果。研究结果表明:所选的工艺参数与压力均值、压力标准差有非线性回归关系,最优工艺参数为h=285μm,ω=1 300 r/min,φ=0. 12,在该参数下工件区域的流场压力均值最大,压力标准差最小,有助于快速均匀地去除材料。     

喷淋梁上喷嘴位置参数对平整机工艺润滑的影响

针对带钢平整工艺润滑中喷嘴喷出的乳化液在辊面上分布不均匀的问题,对喷淋梁上喷嘴射流流场和喷出的乳化液在辊面上的分布进行研究。运用数值模拟的方法,分析喷嘴不同关键位置参数如喷嘴间距、喷嘴旋转角度喷淋流场和辊面上乳化液分布的影响。研究表明,在保证辊面被乳化液完全覆盖的情况下,增加喷嘴间距可以减少喷嘴数量,节省乳化液消耗;喷嘴旋转一定的角度可减轻射流与空气相互作用在局部区域形成的涡流,从而改善对覆盖于辊面上乳化液的卷吸问题,提高辊面的润滑效率。     

电解车削加工流场的数值模拟及工艺试验研究

针对电解车削加工的流场设计,基于内喷式阴极结构和电解液流道的物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法进行求解,得到了流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构对流场的影响;通过改进阴极的内部结构,得到了相对较好的模拟结果;结合工艺试验,验证了数值模拟的准确性,表明可将计算流体动力学的方法用于流场的模拟和指导阴极结构的改进设计。     

空气雾化喷嘴对胶雾化效果的模拟研究

通过仿真软件Fluent研究空气雾化喷嘴对聚氨酯胶的雾化效果,选择喷嘴的混合区和喷嘴出口下游的雾化区为计算区域,对计算区域的气相流场、两相流流场分别进行模拟,得到不同气相进口速度下计算区域的速度场、压力场的变化规律,胶滴达到较好雾化状态时的时间,以及胶滴在啧嘴出口下游不同距离截面上粒径百分数分布情况;同时分析了不同气相...     

旋涡气流光整加工数值模拟与试验研究

运用CFD软件Fluent对具有3个喷嘴旋涡头的等直径圆管内速度流场进行了数值模拟,并通过试验观察不同位置处随加工时间变化孔表面粗糙度的变化情况,结果与模拟一致,为该工艺的进一步研究提供了理论基础。     

深孔加工系统流场的数值试验研究

针对切削液系统理论分析方法局限性大、建立数学模型难这个问题,通过最小二乘法建立数学模型。根据深孔加工BTA系统的流场特性,运用CFD软件Fluent对BTA系统内部切削液流场进行数值模拟试验分析,并建立了切削液流场的数学模型,为研究深孔切削液流场在线监测提供了理论基础。     

单喷嘴冲击式气动旋转驱动器的三维流场数值模拟

文中建立了单喷嘴冲击式气动旋转驱动器的三维几何模型和网格划分，定义了计算域，应用流体动力学方法对其进行了三维流场数值模拟。分析了旋转驱动器内的流场分布情况和局部流场细节，并通过实验对质量流量和输出转矩的计算结果进行了验证，实验结果与计算结果基本一致。三维流场数值模拟结果对旋转驱动器的性能评价与结构改进提供了理论依据。     

INFLUENCE OF MAGNETIC FIELD ON ACCURACY OF ECM BY CHANGING THE CONDUCTIVITY OF ANODE FILM

The change of conductivity, thickness and scanning electron microscopy （SEM） appearance of the anode film of CrWMn in 10% NaNO3 at different anode potential either with or without the magnetic field applied are investigated by testing film resistance, galvanostatic transient and using SEM to design magnetic circuit in magnetic assisted electrochemical machining （MAECM）. The experiments show that the anode film has semi-conducting property. Compared with the situation without magnetic field applied, the resistance of the film formed at 1 .SV （anode potential） increased and decreased at 4.0V while B=0.4T and the magnetic north pole points toward anode. The SEM photo demonstrates that the magnetic field will densify the film in the passivation area and quicken dissolution of the anode metal in over-passivation area. Based on the influence of magnetic field on electrochemical machining（ECM） due to the changes of the anode film conductivity behavior, the magnetic north pole should be designed to point towards the workpiece surface that has been machined. Process experiments agree with the results of test analysis.     

基于气液两相流模型的电解加工多场耦合仿真

针对电解加工产生的气泡影响加工精度的问题,引入Euler Euler双流体模型对电解加工中气液两相流场进行描述,并耦合电场和温度场相关模型,分析了工具阴极、工件阳极表面气泡率、温度、电导率和电流密度的分布规律;通过调整加工电压、入口压力和出口压力,对工件阳极表面气泡率和电流密度分布进行仿真优化。仿真结果表明：在流速相同的条件下,减小加工电压、增加出口压力能够改善电导率分布,使阳极表面电流密度分布更加均匀。实验结果表明：仿真得到的阳极表面电流密度分布与工件轮廓高度误差分布吻合;采用优化后参数加工出的工件轮廓精度得到提高。     

基亏CFD加油枪结构的优化

为了优化加油枪结构,按照实际加油枪的结构和参数,建立了加油枪内部流场的三维模型,并应用计算流体动力学计算软件Fluent,对加油枪的流场进行研究,给出了加油枪内的压力场、速度场和流线分布图。对主阀不同开度流场进行分析,对容易产生漩涡和负压处的结构进行改进。结果表明,改进结构后,流场中漩涡区的分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性。     

钛合金薄壁曲面液态金属-磨粒流加工仿真与试验研究

针对钛合金薄壁曲面工件磨粒流抛光后表面粗糙度分布不均匀的问题,提出一种基于液态金属的磨粒流加工方法。基于SST k-ω模型、OKA冲蚀模型,流体流动颗粒追踪模型,采用COMSOL有限元软件对不同电场布置下的液态金属-磨粒流动力学特性开展深入研究。仿真结果表明,通过电场的合理布置可以控制液态金属颗粒在流场中运动;合理的电场布置可以有效提高工件表面加工均匀性,并通过仿真得出了一组冲蚀较好的试验参数。基于仿真结果开展了液态金属-磨粒流加工试验,试验结果表明：液态金属-磨粒流加工方法可有效提高工件表面加工的均匀性。在加工14 h后,不加电场的磨粒流加工表面不同区域的粗糙度分布不均,工件凹陷处粗糙度明显大于凸起处,各区域表面粗糙度极差达到66.1 nm。使用液态金属-磨粒流加工后的工件表面各区域粗糙度的均匀性明显提高,各区域表面粗糙度极差减小为20.3 nm,为液态金属-磨粒流加工的开展及其调控提供了理论和试验依据。     

电沉积技术中象形阳极的形状设计

利用ANSYS有限元软件，通过电场分析和优化设计，对电沉积技术中所用的象形阳极进行了形状设计。以电铸某喷管为例，辅助人工干预的办法，得到了带有屏蔽段的优化象形阳极，使阴极电场强度(电流密度)分布的均匀性得到了改善。该设计方法可替代传统的经验设计方法。     

无理论刃形误差直齿插齿刀设计

为了提高插齿加工精度,提出一种无理论刃形误差插齿刀具设计方法。基于曲面共轭原理,根据待加工齿面和插齿加工运动特点,建立齿面共轭面的数学模型。前刀面选择球面形式,应用割线法求得共轭面和前刀面的交线,进而建立切削刃的数学模型。从刀具重新刃磨后仍能满足无理论刃形误差要求的角度出发,求取多条切削刃,利用所求得切削刃曲线构造后刀面,建立后刀面数学模型。插齿加工实验表明,采用无理论刃形误差直齿插齿刀加工工件,刀具重磨前后加工精度有较好的一致性,从而证明了该设计方法的正确性和可行性。       

射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长影响的数值模拟

基于有限扩散凝聚模型(DLA)建立了圆形电解池点阳极喷射电沉积枝晶分形生长的模型,模拟射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长的影响;采用圆形电解池点阳极射流电沉积方法制备了不同射流速度下的金属镍枝晶簇,并与模拟结果进行了对比。结果表明:模拟结果与试验结果具有一定的相似性;随着射流速度的增加,沉积产物金属镍枝晶的形貌均逐渐致密,因此利用此模型模拟射流速度对点阳极电沉积枝晶分形生长的影响是可行的;气泡对镍枝晶的生长行为具有显著影响。     

基于有限元数值方法的电解加工工件型面的预测

采用有限元数值算法求解加工间隙中的电场分布，考虑间隙内流场和非线性电解液的影响，对最终的阳极工件型面进行预测。对某型发动机叶片三维复杂曲面进行了预测计算，并与其工艺试验结果进行比较，证明预测模型具有较高的精度。     

Simulation and experiment on temperature in micro-detonation of striking arc machining of silicon nitride ceramics

A simulation and machining experiment on temperature during micro-detonation of striking arc machining (MDSAM) of silicon nitride ceramics are performed to reveal the material removal mechanism and study the effect of process parameters on machining performance. A mathematical model is developed for the temperature field of MDSAM, and the temperature and ablation cavity shape of silicon nitride ceramics are studied via simulation method and a machining test. The effects of parameters on temperature field and cavity dimension during MDSAM were computed and analyzed. The results indicated consistency between the simulation and experimental outcomes and showed that machining performance was strongly affected by the process parameters. Bigger working current, pulse width, and small working distance can yield higher temperature and machining efficiency. The nozzle radius should range from 1 to 1.4 mm. This research serves as reference for revealing the machining mechanism and presents a method for the precise control of MDSAM.