基于多种湍流模型的电解加工温度多场耦合仿真

针对型面电解加工过程中的间隙温度分布难以预测和测量的问题，建立型面二维电解加工温度多物理场耦合仿真模型，分别基于SA、k-ε、k-ω、SST和低雷诺数k-ε等湍流模型求解加工间隙流场分布，耦合电场、流场和温度场求解间隙温度场分布，并将计算值与试验值进行对比。结果表明，求解近壁区流速时采用低雷诺数壁处理比采用壁函数处理的精度高，间隙温升能在较短时间内达到准稳态，基于SST、低雷诺数k-ε模型的间隙温度仿真值非常接近，其耦合气泡的温度多场耦合模型仿真值与试验值更为接近。     

电化学加工在汽车涡轮叶片加工方面的应用

叶片电化学加工过程十分复杂,涉及多种物理场的耦合,包括流场、电场和热场等,所以其加工过程很难被预测。COMSOL是主流的电化学加工模拟仿真软件,通过计算机仿真的方式可预先模拟和预知叶片加工的过程,然后再做实验进行验证对比。电化学加工的高效率、无残余应力等优点,将会使其在叶片加工方面的应用更为广泛。     

钛合金方孔电解加工多物理场耦合研究

为进一步提高电解加工的质量和精度,以钛合金方孔电解加工为对象,充分考虑了电解加工中电场、流场和温度场的相互影响关系,建立了钛合金方孔电解加工多物理场耦合模型,通过数值计算得到了多物理场耦合电解加工电位、深度、流速、气泡率和温度梯度的分布,探讨了各物理量随加工时间的变化规律,并开展了钛合金方孔电解加工试验,研究了不同的电解液入口压力对加工质量的影响规律.试验结果表明:电解加工是电场、流场和温度场相互耦合的过程;相同条件下不同加工时间的方孔轮廓实测值与理论计算值吻合得较好;随着加工时间的递增,加工的深度和锥角在变大,加工区域的流速降低、气泡率增加和温度梯度增大.     

柱塞副温度场数学建模与性能分析

为完善轴向柱塞泵柱塞副性能分析理论体系,针对温度分布影响柱塞副性能问题进行研究,建立瞬时油膜厚度场、压力场和温度场模型以及柱塞副摩擦与泄漏模型,采用交错网格技术划分油膜网格,采用有限体积法求解能量方程和雷诺方程,以MATLAB仿真软件为依托耦合各物理场模型和柱塞微运动特性,对柱塞副动态温度场进行数值求解。研究温度对油膜压力分布、柱塞副轴向摩擦力和泄漏量的影响,并分析油膜不同入口温度对柱塞副性能参数的影响规律。研究结果表明:温度变化数值计算结果与实验结果基本一致;在柱塞副中引入动态温度后油膜压力峰值明显降低,轴向摩擦力有所下降,但柱塞副泄漏量增加较快;控制油膜入口油温能有效提高柱塞副工作性能。     

基于间隙电导率模型的叶片电解加工阴极设计

考虑流场因素的影响是电解加工阴极设计的重要方面．本研究在流场特性的基础上,重点考虑了电解液温升、气泡率、压力等因素对电导率的影响,建立了间隙内沿液流方向的电导率变化数学模型,并将该模型运用在工具阴极的设计中．同时将在该电导率模型基础上求解的间隙分布和只考虑电场因素的间隙分布进行了分析比较．结果表明,在电导率模型基础上设计的阴极模型更能真实地反映加工工件型面的变化,更符合电解加工的实际物理过程．     

轴承套圈磨削加工误差传递半参数模型及分析

在磨削加工过程中,存在加工误差随加工顺序传递到下一道工序的问题。本文基于误差流理论,分析了上一道工序的加工误差对下一工序加工误差的影响,将工序间的误差传递关系用参数表达,未知的系统误差用非参数表达,基于泰勒公式建立了工序间误差传递的半参数模型。利用自然样条最小二乘法求解模型中的参数和半参数估计,将上述模型和参数求解方法应用于轴承套圈的内圈沟道的磨削加工过程中,并求解模型的残差、均方误差和平均绝对误差,然后进行模型验证。验证结果表明:半参数模型反映出内圈沟道多工序加工过程中的误差传递关系。与参数模型对比,半参数模型的均方误差从49.78降低到3.18,平均绝对误差从6.60降低到1.31,说明半参数模型精度更高,拟合效果更好。     

阴极高速旋转对微细电化学钻孔加工精度的影响

微小孔在航空航天领域有广泛应用,而微细电化学加工是一种比较理想的微小孔方法。对工具阴极高速旋转条件下,工具阴极表面形成具有一定绝缘效果气泡层的现象进行了研究。分析了工具阴极旋转速度对微小孔电化学加工时半径过切值和杂散腐蚀的影响。结果表明,采用高旋转速度有利于减小微小孔电化学加工时半径过切值、表面粗糙度值和杂散腐蚀,对微小孔的加工精度提高起到了重要作用。     

考虑直径和质量变化的车削工件振动建模和试验分析

根据实际车削加工过程,建立了受轴向移动三维荷载作用的工件振动力学模型,其中考虑了被加工件的直径和质量随时间变化对振动的影响.在Matlab中,对工件振动模型的运动方程进行数值求解,得到不同车削条件下,直径和质量随时间变化的工件的振动响应.计算结果表明,车削加工中工件直径和质量变化对工件振动响应影响较大,荷载移动速度也影响工件的振动幅度.车削加工试验和测量表明工件振动力学模型的计算结果与试验结果基本相吻合,该振动模型符合实际车削轴加工过程的情况.     

平板热反应器的多场耦合建模及仿真研究

化学反应器中的化学反应过程是能量,物料平衡及物料动量,热量和物料传输等联系紧密的多物理场耦合过程.该过程涉及的物理化学问题非线性度较高,求解难度也会增加.本文对平板化学热反应器在建立其化学反应、动量传输、能量传输和物料传输的多物理场耦合数值模型的基础上进行了研究,通过COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件的化学工程模块按照由简入繁的建模思路,逐步对所涉及的物理场进行耦合,完成对物料热反应关键控制参数温度、浓度和流速等在反应过程中变化情况的掌握,有助于产品质量控制和安全生产.     

考虑流场特性的发动机叶片电解加工阴极设计及数值仿真

为了提高阴极设计的精度,本文在考虑流场特性的基础上,分析了气泡率、温度、压力以及流速等因素对电解加工的影响,建立了电解加工间隙的数学模型,完成了叶片叶盆电解加工的阴极设计,同时对加工间隙中电场强度的分布进行了仿真,并和根据单纯考虑电场作用的模型所设计的阴极进行了对比．结果表明,同时考虑流场和电场两因素时,间隙内的电场强度比单纯考虑电场因素时的电场强度大9％,其分布和叶片型面变化接近,说明考虑流场特性的阴极设计模型更能够真实的反映加工工件型面的变化,更加符合电解加工实际物理过程的本质,从而提高了阴极设计的精度,减少了阴极修正的次数．     

基于Fluent的高速内冷铣削加工区数值模拟

针对高速内冷铣削加工区流场内流体流动的复杂性,应用计算流体力学软件Fluent对高速内冷铣刀切削加工区的速度场和压力场进行研究,得到了不同冷却介质、铣削转速和不同直径的铣刀铣削同一孔径时的速度场与压力场分布,为进一步研究流场对高速内冷铣削加工区刀具寿命和工件质量的影响提供理论依据.     

圆锥模拉拔问题的下限解析解

金属材料通过阴模拉拔加工,因速度场方法的数学分析较为简单,所以常用其求解拉拔加工问题.基于材料的物理非线性,求解其平衡微分方程数学难度较大,较少采用应力法求解.文中忽略较小剪应力对材料屈服的影响,求解出圆锥模拉拔问题的下限应力解.算例的结果介于速度场上限解析解和应力场近似解之间,表明文中的应力解析解更为合理,可供塑性拉拔加工工程参考.     

不同尺度水平并列气泡运动特性三维数值研究

本文基于Open FOAM开源代码建立了能描述气泡运动的三维气液两相流数学模型,对单个气泡及不同尺度大小的并列气泡在静水中上升的运动过程进行模拟.通过数值模拟进一步了解气泡形变特征以及射流产生与发展的真实物理过程,同时探究新增气泡的尺度效应对原单气泡的影响.结果表明,本模型能较精确地模拟气泡在水中的运动变化过程,适应于具有大密度比的复杂界面流的三维数值研究;气泡周围的速度场与涡量场有效地揭示了气泡射流的动力结构特点;对于能贯穿气泡上表面的射流,其速度在穿透气泡之前与气泡上升速度同时达到最大值;在单气泡周围一定范围内布置新的气泡,新增气泡的尺度越大,对原气泡流场结构影响越大,新增气泡尺度增大导致气泡射流向两气泡所处位置连线的中轴线方向发展.     

基于COMSOL电解加工温度场仿真

电解加工电解液的温度分布影响加工精度,针对加工间隙中温度难以测量的问题,采用数值计算方法,用COMSOL对二维模型温度场进行仿真,对比不同边界条件下温度场分布,分析流速和加工电压对温度场的影响。结果显示:采用壁函数求解温度场的结果更精确,增加流速、减小电压能降低温升。     

水下高压气体弹射柱体出筒时尾随气泡的数值模拟

从流体动力学角度研究了文题．整个系统分为气泡流场和外部水流场．气泡流场采用零维模型，且假定内部气体作绝热膨胀运动．水流场模型中，假定流体不可压缩、无粘、无旋，忽略液气界面的表面张力，采用在湿表面和气泡表面布置面源的边界无法求解．气泡表面满足运动学边界条件和动力学边界条件，湿表面满足运动学边界条件，据此求解源强的分布．处理了气泡与裙体相碰问题，在气泡与筒体交接处引入虚环，避免了此处强烈的奇性．计算结果显示，裙体所受压力在很短时间内达到最大值，之后迅速下降到负值．     

影响精密零件加工工艺要素的分析

<正>一个精密零件的加工,仅单单靠一台高精机床设备进行保证,是远远不够的,其加工工艺环境与工艺要素也是非常重要的。下面,就精密零件在实际加工过程中,在工艺关键环节上,这里称为工艺要素,进行分析。1工艺环境要素。精密零件的加工对工艺环境要求非常严格,加工的环境,要在恒温、隔振和净化的情况下进行,其温度应控制在20±2℃,环境的相对湿度要保持在40±10%以内、机床地基的隔振系统固有频率2Hz、加工区的净化度应为每     

水平井中电化学射孔及切割加工的供电研究

给出了在水平井中进行电化学加工（射孔和切割）所需输电线路的安排方案。根据该方案,以1km深的水平井为例,着重对其输电线路的电阻进行了分析和估算,结合试验结果给出相应电源容量。在此基础上,提出了在1km深的井下进行电化学加工应具备电源的规格要求。此外,还对井下加工区的供电进行了分析,给出有效的控制的方案。     

飞秒脉冲在材料微加工中的应用研究

阐述飞秒激光的特点,加工特性及其与材料相互作用的加工机理,重点阐述飞秒激光在玻璃、金属、各种聚合物等材料微加工中的应用。由于飞秒激光脉冲时间短、峰值功率极高,可将材料加工区快速加热到远高于沸点的温度,切口处材料以汽相去除,而周围材料还保持低温,对切口附近影响很小,避免加工过程中热损伤的产生,保证了锐利、清洁的切口形貌,实现了精密加工和多层材料的选择性加工。飞秒激光在材料微加工领域较原有的长脉冲激光具有加工精度高、加工材料广泛等独特优势,有非常广泛的应用前景。     

超高频群脉冲电化学加工中脉冲对极间间隙和流场的影响

研究超高频群脉冲(UGP)电化学加工中脉冲电压对底部间隙、侧面间隙和极间流场的影响.建立了群脉冲电化学加工中底部间隙和侧面间隙的数学模型,并基于流体中的气泡脉动建立了超高频脉冲作用下极间压力波的数学模型,采用数值模拟讨论了超高频群脉冲信号对加工间隙和极间压力波的影响.研究表明,群脉冲信号能够进一步减小加工间隙,进而增强压力波作用;超高频脉冲作用下的压力波比高频脉冲压力波更加强烈.超高频群脉冲电化学加工能够在高频电化学加工的基础上进一步减小间隙和改善流场,提高加工质量.     

影响机械加工表面质量的因素分析

加工表面产生的表面微观几何形状误差和表面物理力学性能的变化,对机器零件的使用性能有严重的影响。本文主要以影响加工表面粗糙度和加工表面物理力学性能变化的因素进行分析研究,目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,以便运用这些规律来控制加工过程,最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。