本书系统地介绍了多物理耦合场固液两相磨粒流精密加工技术的原理与方法，主要包括：磨粒流精密加工技术的相关理论，固液两相磨粒流加工过程中的力学特性、热学特性、流动特性和颗粒碰撞特性的研究，分子动力学方法、耗散粒子动力学方法、大涡模拟技术和离散元技术在固液两相磨粒流精密加工中的应用研究，固液两相磨粒流加工微小孔、特殊通道、异形曲面的试验研究与探索。在此基础上，揭示多物理耦合场固液两相磨粒流精密加工机制，并给出固液两相磨粒流精密加工的质量控制技术和可进一步深入研究的相关方向。
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目录
《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 多物理耦合场磨粒流精密加工技术的研究价值 1
1.2 磨粒流精密加工技术与装备国内外发展现状分析 3
1.2.1 磨粒流精密加工技术国外发展现状 3
1.2.2 磨粒流精密加工技术国内发展现状 6
1.2.3 磨粒流精密加工装备国外发展现状 8
1.2.4 磨粒流精密加工装备国内发展现状 10
参考文献 12
第2章 多物理耦合场磨粒流精密加工技术理论分析 16
2.1 磨粒流的加工特性分析 16
2.2 描述流体运动的两种方法 17
2.2.1 Lagrange方法 17
2.2.2 Euler方法 17
2.3 流体力学基本方程 18
2.3.1 物理量守恒微分方程 18
2.3.2 流体运动控制方程组 19
2.4 磨粒流加工动力学理论分析 23
2.5 磨粒流加工力学分析 25
2.6 磨粒流的切削磨损机理分析 29
2.7 固液两相磨粒流热力学理论模型 30
2.8 连续相运动控制方程 31
2.8.1 N-S方程及其无量纲化 31
2.8.2 不可压缩的N-S方程 33
2.9 固液两相磨粒流主要参数 34
2.9.1 两相浓度 34
2.9.2 两相流体的黏度 34
2.9.3 两相流体的比热和导热系数 35
2.10 磨粒的运动条件分析 36
2.11 湍流数值计算方法 37
2.11.1 直接数值模拟法 37
2.11.2 雷诺平均方程法 38
2.11.3 大涡数值模拟法 39
参考文献 41
第3章 基于耗散粒子动力学的磨粒加工技术研究 43
3.1 耗散粒子动力学模拟技术研究现状 43
3.1.1 耗散粒子动力学模拟技术国外研究现状 43
3.1.2 耗散粒子动力学模拟技术国内研究现状 45
3.2 耗散粒子动力学方法体系 46
3.2.1 耗散粒子动力学理论模型 46
3.2.2 耗散粒子动力学数值积分方法 48
3.3 磨粒流颗粒晶胞数值模拟分析 48
3.4 碳化硅颗粒性能数值模拟分析 50
参考文献 52
第4章 基于分子动力学的磨粒微切削力学关键技术研究 54
4.1 分子动力学模拟国内外研究现状 54
4.1.1 分子动力学模拟国外研究现状 54
4.1.2 分子动力学模拟国内研究现状 55
4.2 分子动力学模拟方法概述 56
4.2.1 基于牛顿运动方程的数值求解算法 57
4.2.2 分子动力学模拟中的边界条件 58
4.2.3 模拟体系的势能函数 59
4.2.4 平衡系统的分子动力学模拟系综 61
4.2.5 平衡系综的控制方法 62
4.2.6 系统弛豫 64
4.2.7 晶体缺陷分析方法 65
4.3 分子动力学模拟运动方程求解 67
4.4 颗粒微切削分子动力学模型的建立 68
4.5 颗粒微切削分子动力学数值分析 70
4.5.1 颗粒正交切削与斜切削对磨粒切削影响分析 70
4.5.2 颗粒正交切削分子动力学数值分析 72
4.5.3 颗粒速度对磨粒切削的影响 74
4.5.4 系综温度对颗粒切削的影响 77
4.5.5 磨粒形状对切削过程的影响 81
4.6 颗粒微切削规律探究与模型验证 83
4.6.1 磨粒切削单晶铝和单晶镍的分子动力学分析 83
4.6.2 磨粒速度对工件切削的影响 84
4.6.3 系综温度对磨粒切削的影响 87
4.6.4 模型的验证 91
参考文献 92
第5章 基于分子动力学的固液两相磨粒流加工机理研究 94
5.1 固液两相磨粒流加工机理的分子动力学模型构建与分析 94
5.1.1 泰森多边形方法 94
5.1.2 磨粒流加工分子动力学模拟的仿真流程 98
5.1.3 多颗粒微切削单晶材料的分子动力学模型构建 98
5.1.4 多晶材料磨粒流加工分子动力学模型构建 100
5.1.5 基于分子动力学的磨粒流加工模拟方案 103
5.2 磨粒微切削单晶材料的分子动力学数值分析 104
5.2.1 磨粒对粗糙单晶铜表面抛光过程数值分析 105
5.2.2 单晶铁和单晶铝的表面抛光过程数值分析 128
5.3 磨粒流加工不同工件材料仿真模型构建 135
5.3.1 多晶铜工件材料磨粒流加工切削机理 136
5.3.2 多晶铁工件材料磨粒流加工切削机理 142
5.3.3 多晶铝工件材料磨粒流加工切削机理 146
5.3.4 磨粒种类对磨粒流加工不同工件材料效果的影响 148
5.3.5 切削深度对磨粒流加工不同工件切削效果的影响 150
参考文献 151
第6章 多物理耦合场磨粒流加工的热力学作用规律分析 153
6.1 物理模型建立及网格划分 153
6.1.1 物理模型建立 153
6.1.2 模型网格的划分 154
6.2 多物理耦合场固液两相磨粒流加工数值分析 155
6.2.1 喷油嘴通道磨粒流加工数值分析 155
6.2.2 共轨管通道磨粒流加工数值分析 164
6.2.3 三通管通道磨粒流加工数值分析 176
6.2.4 U型管通道磨粒流加工数值分析 185
6.3 磨粒流加工热力学作用规律探讨 193
6.4 磨粒流加工的在线温度修正补偿技术 195
参考文献 197
第7章 基于大涡模拟的磨粒流加工弯管表面创成机理研究 198
7.1 大涡模拟国内外研究现状 198
7.1.1 大涡模拟国外研究现状 198
7.1.2 大涡模拟国内研究现状 199
7.2 磨粒流加工弯管表面创成机理研究 199
7.2.1 CFD数值计算概述 200
7.2.2 模型构建及参数设定 201
7.2.3 弯管内磨粒流流动机理分析 204
7.2.4 磨粒流加工弯管内表面创成机理 208
7.2.5 磨粒流加工下弯管的受力变形分析 210
7.3 磨粒流加工弯管影响因素分析 212
7.3.1 研抛参数对磨粒流加工效果的影响分析 212
7.3.2 管件特性对磨粒流加工效果的影响分析 216
参考文献 223
第8章 多物理耦合场离散相颗粒碰撞及运动规律分析 225
8.1 离散相模型的国内外研究现状 225
8.1.1 离散相模型的国外研究现状 225
8.1.2 离散相模型的国内研究现状 226
8.2 离散相颗粒运动控制方程与颗粒微磨削去除机理 227
8.2.1 单颗粒的动力学模型 227
8.2.2 颗粒轨迹模型 229
8.2.3 颗粒运动方程 232
8.2.4 离散项的控制方程 234
8.2.5 磨粒流加工中颗粒微磨削去除机理 236
8.3 离散相颗粒运动数学模型 239
8.4 颗粒与工件的磨削数值分析 240
8.4.1 磨粒流加工喷油嘴颗粒磨削数值分析 240
8.4.2 磨粒流加工阀芯喷嘴颗粒磨削数值分析 243
参考文献 249
第9章 磨粒流加工异形曲面流场数值分析 252
9.1 异形曲面加工技术国内外研究现状 252
9.1.1 异形曲面加工技术国外研究现状 252
9.1.2 异形曲面加工技术国内研究现状 253
9.2 磨粒流加工叶轮流场数值分析 255
9.2.1 异形曲面三维模型建立与网格划分 255
9.2.2 异形曲面模型选择 256
9.2.3 异形曲面材料设置 256
9.2.4 计算模型边界条件的设置 256
9.2.5 叶轮仿真结果分析 257
9.3 磨粒流加工螺旋齿轮流场数值分析 262
9.3.1 螺旋齿轮三维模型建立与网格划分 262
9.3.2 螺旋齿轮磨粒流加工数值分析 262
9.4 磨粒流加工多边形螺旋曲面膛线管数值分析 268
9.4.1 膛线管三维模型建立与网格划分 268
9.4.2 多边形螺旋曲面膛线管数值分析 268
9.5 膛线管优化研抛加工数值分析 275
9.5.1 加入仿形模芯后三维模型的建立与网格划分 276
9.5.2 加入仿形模芯约束后流场磨粒流加工数值分析 276
参考文献 279
第10章 多物理耦合场固液两相磨粒流加工试验研究 281
10.1 变口径管的磨粒流加工试验 281
10.1.1 喷油嘴磨粒流加工单因素试验研究 281
10.1.2 喷油嘴磨粒流加工全因子试验研究 294
10.1.3 喷油嘴磨粒流加工均匀试验设计研究 311
10.1.4 伺服阀阀芯喷嘴的磨粒流加工试验研究 328
10.1.5 变口径管磨粒流加工试验小结 338
10.2 非直线管的磨粒流加工试验研究 339
10.2.1 共轨管的磨粒流加工试验研究 340
10.2.2 三通管的磨粒流加工试验研究 351
10.2.3 非直线管磨粒流加工试验小结 361
10.3 弯管磨粒流加工试验研究 361
10.3.1 磨粒流试验材料的选用 361
10.3.2 磨粒流试验结果分析 362
10.3.3 弯管磨粒流加工试验小结 370
10.4 异形曲面—多边形螺旋曲面磨粒流加工试验研究 370
10.4.1 磨粒流加工材料准备 370
10.4.2 磨粒流加工试验选用的方案 371
10.4.3 磨粒流加工试验结果分析 371
10.5 固液两相磨粒流加工质量控制策略 378
参考文献 380
编后记 383
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