浙江省自然科学基金(Z107517)
- 作品数：15 被引量：80H指数：4
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- 相关机构：浙江工业大学教育部杭州师范大学更多>>
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- 相关领域：金属学及工艺机械工程理学自动化与计算机技术更多>>
- 基于水平集方法二维模型的软性磨粒两相流流场特性分析方法被引量：7
- 2012年
- 两相流场特性分析是软性磨粒流精密加工方法的技术关键.针对此问题,利用水平集方法(LSM)结构拓扑变换原理,建立了描述磨粒流在另一流体中运动变化的二维模型.该模型中,用LSM捕捉两相流之间的界面,从而对两相流的运动情况和相关参数进行模拟仿真,深入讨论了磨粒流加工机理.研究表明:以LSM原理建立的二维模型,成功地仿真模拟了两相流相变过程;利用κ-ε湍流模型与Preston方程相结合的数值分析方法,对流道内各区域的速度等流场特性进行讨论,为软性磨粒流加工提供了前期基础性研究.
- 计时鸣翁晓星谭大鹏
- 关键词：水平集方法
- 矩形流道近壁区磨粒的运动分析被引量：1
- 2011年
- 将流体运动方程、磨粒动力学方程和数值模拟方法相结合,给出了矩形流道近壁区磨粒的运动规律。根据流体黏性参数和湍流条件得到了磨粒流加工泵的参数,使用多种直径的磨粒确定了磨粒流的运行轨迹。流体的黏度和速度越大,壁面压力和剪切力越大,越有利于工件表面材料去除。磨粒流主要沿流动方向运动,大直径磨粒适用于光整加工的粗加工阶段,小直径磨粒适用于细加工阶段。流体压力和磨粒速度分布对光整加工具有很好的指导意义。
- 许京雷计时鸣谭大鹏
- 关键词：近壁区数值模拟湍流
- 结构化表面软性磨粒流精密光整加工方法及其磨粒流动力学数值分析被引量：50
- 2010年
- 提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对约束流道内壁面的微力微量切削,从而克服光整加工工具难以接触结构化表面的困难,完成对结构化表面的无工具化精密光整加工。基于液固两相流体耦合理论,建立面向结构化表面精密加工的约束流道内液固两相磨粒流动力学模型,利用标准k-ε湍流模型和离散相模型相结合的求解方法,以环形截面约束流道为研究对象,选择不同的约束模块配合参数,对流道内压力/速度分布及湍流动能进行数值分析研究,通过该数值分析方法,可以观察约束流道进口压力、入口与出口截面尺寸的相对变化等工艺参数对湍流形态的影响,为研究软性磨粒流湍流形态调控的基本规律和磨粒流特性提供一种理论工具。
- 计时鸣唐波谭大鹏宫斌袁巧玲潘艳
- 关键词：精密光整加工数值模拟
- 软性磨粒流精密加工工艺参数优化方法被引量：4
- 2013年
- 针对固-液两相软性磨粒流加工中随着磨粒流温度的升高而导致流体黏度下降,进而导致湍动能和动压力分布不均匀的问题,提出一种新型的加工方法,即通过改变流速来补偿温度变化对湍动能和动压力的影响。基于对加工机理的研究,认为湍动能和动压力分别影响加工表面的加工纹理和材料去除率,确定了一种评价湍流形态的标准。对同一速度下不同温度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了温度对湍动能和动压力大小和分布的影响;对同一温度下不同速度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了速度对湍动能和动压力大小和分布的影响。通过大量仿真求得了9个不同温度下的最优温度,并作出了温度-速度曲线,为以后的湍流调控和自动控制系统的设计提供参考。实验结果表明,调速后工件表面的加工均匀度有明显的提升。
- 计时鸣周龙兵谭大鹏
- 关键词：动压力温度参数优化
- 面向软性磨粒流加工的流速模糊控制被引量：1
- 2013年
- 针对软性磨粒流加工过程中因粘度变化导致工件表面加工质量不均匀的问题,提出了一种通过实时的调节流速来提高表面加工均匀度的方法。针对软性磨粒流加工流速调控的复杂性以及高度非线性的特点,设计了一套面向软性磨粒流加工的模糊控制系统,利用模糊控制不需要知道控制对象的精确数学模型的特点,较好地实现了对软性磨粒流流速的控制,达到了传统的控制方式所无法实现的控制目的;根据软性磨粒流的加工特点和加工经验,设计了合理的隶属度函数和模糊控制规则,从而使模糊控制器的设计更为合理;利用Matlab软件中的模糊逻辑工具箱和Simulink模块对模糊控制器和模糊控制系统进行了仿真。仿真结果表明,模糊控制可以很好地实现对软性磨粒流加工流速的调速,并且能获得较为满意的控制精度。
- 计时鸣周龙兵谭大鹏时梦张微
- 关键词：流速模糊控制模糊逻辑工具箱SIMULINK仿真
- 结构化表面环境下软磨粒流的流场数值分析被引量：13
- 2011年
- 为了研究模具结构化表面环境下软性磨粒流的流场加工特性,应用单颗动力学模型(SPD)通过数值模拟求解了颗粒在不同形态的湍流场中的运动特性。以U形流道为例,利用N-S方程、湍流的Realizable(k-ε)模型以及压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,求解了软性磨粒两相流场中流体的速度、压力等特性参数;接着利用SPD求解多种环境下软性磨粒两相流场中颗粒的速度、轨迹、密度分布等参数。实验结果表明:在流体初始速度为5,10,20m/s 3种情况下,流体初始速度为5m/s时颗粒沉降最为明显;在颗粒直径为0.01,0.05,0.1mm 3种情况下,直径为0.01mm时颗粒沉降较为明显;在水、柴油、机油3种不同黏度的湍流场中,两相软性磨粒流场特性非常接近。结论显示,流体的初始速度和颗粒的粒径使得湍流对颗粒运动特性影响较大,流体的黏性对其影响较小。
- 计时鸣马宝丽谭大鹏
- 关键词：模具抛光数值模拟
- 基于小波包的固液两相流流型识别方法被引量：1
- 2012年
- 针对固液两相流特征参数和流型之间的非线性关系,提出了一种基于小波包分解和人工神经网络的流型识别方法.该方法首先用FLUENT软件建立物理模型和动力学模型并设置一个监测点,对采集到的速度波动信号进行6层小波包分解,得到最优小波树及其信息熵,然后将信息熵构成的特征向量输入BP神经网络进行训练和识别.最终的测试结果表明:该方法能有效克服传统识别方法存在的主观性,具有较好的识别效果,为固液两相流的流型识别提供了一种有效的选择.
- 计时鸣胡科东谭大鹏李琛
- 关键词：流型识别小波包人工神经网络
- 软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究被引量：2
- 2012年
- 针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题,提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型,基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果,通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布,结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析,为约束模块的设计提供依据。研究结果表明:磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果,并与材料去除量成正相关关系;在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小,适合初始粗糙度低的工件表面加工,对于此次试验的初始粗糙度应在0.2μm以下;约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外,还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解,为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。
- 计时鸣池永为谭大鹏
- 关键词：边界层
- 软性磨粒流加工中约束模块的设计方法研究被引量：1
- 2012年
- 针对软性磨粒流加工方法的特点提出了约束模块的设计目标、设计方法。以最简单的约束模块结构为研究对象,利用Realizableκ-ε湍流模型和Mixture两相流模型对流道内流场进行仿真,并通过试验进行对比。突起结构约束模块可以有效增强突起结构对应区域流速和动压力,试验工件表面在突起结构对应区域光洁度得到明显提高。
- 计时鸣池永为
- 关键词：设计方法
- 基于水平集方法的软性磨粒两相流场特性分析被引量：2
- 2011年
- 为了解决模具结构化表面精密加工(SAFM)过程中软性磨粒两相流场特性参数难以求解的问题,提出一种基于水平集法(LSM)的磨粒流场特性分析方法.基于LSM结构拓扑变换原理,结合流体体积模型(VOF)计算方法,建立面向软性磨粒两相流湍流流型分析的动力学模型.通过高阶TVD Runge-Kutta、迎风格式以及高阶本质无振荡(ENO)方法分别对水平集时间项和空间项进行离散,且利用N-S方程和压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,实现软性磨粒两相流场的压力、速度等特性参数的求解.以工程中常见的90°方形弯管为具体仿真实验对象,研究软性磨粒两相流流经管道过程中的速度场与压力场变化.实验结果表明,数值计算结论与直管处速度场试验结果是一致的,验证了该方法的有效性,为软性磨粒流精密加工方面的研究提供了可靠的理论依据.
- 计时鸣翁晓星谭大鹏
- 关键词：水平集流场特性
