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磨料水射流光整加工技术作为一种新型的精密加工技术,其具有的独特优势使其具有重要的研究价值和广阔的应用前景。目前对磨料水射流切割技术的研究较多,而对磨料水射流光整加工喷嘴的研究还很少,本文通过对磨料水射流基本结构和基本参数以及磨料水射流工艺参数对抛光区域的影响进行了理论分析,对后混合式高压磨料水射流抛光喷嘴结构的进行了优化设计,利用多相流的控制方程和FLUENT计算分析软件,对双侧供料式的磨料水射流抛光喷嘴的结构参数对其内外流场的影响和抛光工艺参数,进行了数值模拟,为磨料水射流抛光加工的实验研究提供了理论依据。
论文首先对单侧供料的磨料水射流喷嘴和双侧供料磨料水射流喷嘴内部流场进行了仿真,通过比较分析,发现双侧供料喷嘴出口处的磨料分布比单侧供料喷嘴出口处的磨料分布更均匀;然后利用液固两相流理论,对双侧供料磨料水射流喷嘴的结构参数(喷嘴收缩段锥角、高压水进口直径与磨料喷嘴出口直径比、混合腔尺寸、磨料入口角度以及磨料喷嘴的长度)对其内部流场的影响进行了数值模拟和分析;通过理论分析,从磨料与水的混合程度,喷嘴的成本以及喷嘴的使用寿命等方面进行了考察,得出了双侧供料磨料喷嘴的最佳结构参数。
论文还研究了喷嘴外部的非淹没射流和淹没射流的自由射流流场和非淹没射流的冲击射流流场,以及在非淹没射流中磨料水射流抛光工艺参数(冲击压力、喷射距离、喷射角度和磨料颗粒直径)对工件表面的影响,并通过实验验证了冲击压力和喷射距离对工件表面抛光效果。