本课题来源于国家自然科学基金项目(50675149),主要研究用高能液粒两相强制环流光整加工内孔表面。此项新技术的研究将有助于传统光整加工技术和非传统光整加工技术的进一步完善。液粒两相强制环流光整加工是:将具有一定压力和流量的液体,通过特定的环流发生装置,使其产生沿内孔表面的螺旋运动,以此液流束为载体驱动预装入的适量自由态磨粒,形成液粒两相强制环流。通过高速旋转液体本身巨大能量对被加工表面的冲击,以及磨粒在离心力与相对运动的作用下,对内孔表面产生一定的微量切屑,滚压,碰撞,刻划作用进行孔的光整加工。在中小尺寸精密孔表面去毛刺以及大尺寸孔表面的清理和光整加工中有着独特的优势。该工艺方法以流体动力学、接触动力学、微量磨削原理和制造工艺原理等理论为基础,突出光整加工特点,便于实现自动加工,具有较高的生产率和广泛的应用前景。本文先进行了环形空间流场中有关物理量及其特性的理论分析,然后主要通过数值模拟的手段,以等直径孔为加工对象,建立了两种不同的方案,一是液体从既有轴向倾角又有径向倾角的喷嘴喷入环形管道,在工件内孔表面形成螺旋流,再利用环流发生装置的轴向移动,形成连续性加工;二是液体以切向进流的方式在工件内孔表面形成高速螺旋流,另外形成环形空间的套管周向旋转以增大离心力。运用Fluent软件,采用基于各向异性的雷诺应力湍流模型,对颗状磨粒采用能反映颗粒运动复杂经历和与壁面碰撞的随机轨道模型,分别进行了单相流场和两相流场的模拟,直观的模拟出了各个物理量在流场中的分布情况。将两个不同模拟方案中相同物理量的模拟结果进行对比分析。主要对比了迭代收敛、不同横截面处的速度矢量、总速度直方图、切向速度、轴向速度、压强、工件内壁上的作用力、湍动能和涡流强度。得到了如下主要结论:(1)方案一各速度衰减程度均小于方案二,但速度衰减不稳定,有波动,规律不清晰。方案一出现严重的负压现象,这主要是因为工件的轴向运动对流场产生了干扰,影响复杂。(2)方案一中磨粒在工件内孔表面的螺旋流行程并未得到改善,但由于工件的轴向运动,使得工件内孔整个表面还是受到混合流(液体和磨粒)的强加工作用。综合分析,液粒两相强制环流进行光整加工,从加工能力上来说,采用方案一比方案二更有利于实际加工。此次数值模拟的结论将为以后研究此项课题奠定良好的基础,也能为实验装备的设计提供一定的依据,也有待于今后实验结论的近一步验证。