基于Fluent的毛細管磨粒流加工三維數值模擬

劉江

摘要：通過對磨粒流加工原理的分析，探討毛細管磨粒流加工特性。本文基于流體力學軟件Fluent平臺，以內燃機毛細管為研究對象，采用固液兩相Mixture湍流模型進行動態數值模擬，模擬結果為倒錐孔加工參數的選擇及其優化提供理論指導。

關鍵詞：磨粒流加工;Fluent;數值模擬

0 ?引言

在軍事、醫學及民用領域，許多關鍵零部件存在著特殊的通道，如毛細管，其表面質量和直線度對裝備的整體使用性能有著極其重大的影響。目前，磨粒流加工可為其提供有效的解決方法，該工藝利用磨粒流與加工表面接觸時的壁面效應，形成磨粒對表面的微切削實現表面光整加工，由于液體介質可形成良好的仿形接觸，因此這種方法具有一定的優勢[1]。對于管道等結構中的復雜流體問題，可利用Fluent軟件求解，該軟件提供了湍流方程，可模擬湍流的流動狀態[2]。

1 ?磨粒流加工機理

磨粒流加工技術是以磨料介質在壓力作用下流過工件所需加工的表面，進行內表面加工，以減少工件表面的波紋度和粗糙度，達到精密加工，能有效去除放電加工或激光加工后的脫層和先前工序加工后的殘余應力[3]。

2 ?流道內磨粒流湍流數學模型

假設流道內固相均勻分布在液相中，固相顆粒與液相之間沒有相對滑移速度。由Launder等[4]提出的標準k-ε模型是典型的兩方程模型，也是較為廣泛的湍流模型，為使流動符合湍流的物理定律，需要對正應力進行某種數學約束，即將湍動粘度計……