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《山东大学》 2006年
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磨料水射流切割性能和喷嘴内外流场的仿真研究

侯荣国  
【摘要】:本文重点研究了磨料水射流加工工艺参数对大理石和陶瓷加工表面质量的影响规律。利用多相流控制方程,基于FLUENT分析软件,对磨料水(气)射流喷嘴内外多相流流场进行了模拟仿真,并对仿真结果进行了实验验证。 研究了磨料水射流加工工艺参数对大理石和陶瓷加工表面质量的影响。结果表明,当水压力较大,切割速度较小时,余纹角度较小,靶距对余纹角度影响不大。当水压力较大,切割速度和靶距较小时,切口锥角较小。当水压力和靶距较小,切割速度较大时,切割缝宽度较小。当水压力较大,切割速度和靶距较小时,光滑区较大。磨料流量越大,大理石的表面质量越好。分析了磨料水射流加工陶瓷时的切割面,该面可分为组织损伤区、磨粒磨削区和余纹区,磨料水射流切割过程中应当尽量避免余纹区的出现。 利用多相流控制方程,基于FLUENT分析软件,建立了磨料水(气)射流喷嘴内外多相流流场的仿真模型。高压水射流喷嘴内气液两相流场的二维仿真结果表明,喷嘴内内锥面锥角和内锥面长度是影响内部流体速度分布和漩涡性质的主要因素;锥角为30°时的速度场有利于磨料与水的混合及加速;锥角为18.5°时的速度场有利于减少喷嘴磨损。磨料气射流喷嘴内气固两相流场的二维仿真结果表明,磨料主要分布在喷嘴内中心部位;沿喷嘴轴向的速度随横截面积的减小而增大,而在喷嘴出口中心处的磨料速度较低,管壁附近的速度较高。磨料水射流喷嘴内外液固两相流场的二维仿真结果表明,喷嘴内锥面与混合管内壁面连接圆弧半径越大、混合管长度越小、喷嘴锥角越小,射流的出口速度越大;最佳的切割靶距应当在5倍于喷嘴直径的距离之内:喷嘴内的磨料大都沿管壁分布,喷嘴出口中心处的速度最高。磨料水射流喷嘴内外气液固三相流场的二维仿真结果表明,在喷嘴内的流体中存在两个涡流区,多数磨料粒子沿壁面分布,而气相却大都存在于漩涡的核心处;喷嘴外扩散后的流场可分为核心区、中间区和边界区,核心区内速度变化很小,所以在选择靶距时应使射流加工发生在核心区内,中间区的速度梯度较大,而边界区速度衰减较小。磨料水射流三相流体在三维喷嘴内
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG48

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王荣娟;微磨料水射流喷嘴优化研究[D];西华大学;2011年
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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4 郭仁宁;王若旭;陈扬;;磨料水射流喷嘴的流场数值模拟[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
5 聂百胜;宫伟力;兰日昌;王晓娟;孟筠青;;前混合磨料水射流切割岩石的实验及机理研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
6 聂百胜;宫伟力;兰日昌;王晓娟;孟筠青;;前混合磨料水射流切割岩石的实验及机理研究[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
7 刘绍庄;;硅酸钙板的磨料水射流切割加工应用探讨[A];第八届全国纤维水泥制品学术、标准、技术信息经验交流会暨第二届三次中国硅酸盐学会混凝土水泥制品分会纤维水泥制品专业委员会、第二届三次中国硅酸盐学会房建材料分会建筑结构与轻质板材专业委员会论文资料汇编[C];2010年
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1 李灿伟 徐方亮 本报特约记者 赵鹏;三级士官曹彬将高危作业变为放心工程[N];解放军报;2009年
2 杨庆利 王磊 本报特约记者 赵鹏;三代“销毁尖兵”走上讲台 生死经历激励基层官兵[N];解放军报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 罗武生;微磨料浆体射流的流体特性及其抛光模具钢研究[D];广东工业大学;2011年
10 李罗鹏;磨料射流切割水下套管技术研究[D];中国石油大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐芃城;前混合磨料水射流弹药切割机系统设计及切割模型的研究[D];长沙矿山研究院;2011年
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3 王荣娟;微磨料水射流喷嘴优化研究[D];西华大学;2011年
4 左海宁;磨料水射流添加高分子聚合物的实验研究[D];湖南工业大学;2013年
5 戴良博;微磨料水射流技术及装置的研究[D];西华大学;2011年
6 卫排锋;磨料水射流车削加工单晶硅的实验研究[D];西华大学;2011年
7 张曙光;基于倾角补偿的磨料水射流曲线切割技术研究[D];山东大学;2010年
8 沈艳霞;锥直喷嘴淹没磨料水射流的数值模拟[D];东北石油大学;2011年
9 陈林;基于磨料水射流的工程陶瓷钻削实验研究[D];西华大学;2012年
10 杨刚;喷砂除锈工艺流场分析及有限元研究[D];北京化工大学;2013年
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