基于剪切应力输运湍流模型的两相磨粒流动力学特性研究

• 作者: 付有志 唐波 李琛 池永为 计时鸣 谭大鹏
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 机械制造工艺与设备 软性磨粒流 剪切应力输运 数值模拟 湍流脉动
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 页码范围: 443-450
• 分类号: O359
• 字数: 6399字
• 语种: 中文

摘要

为了解决软性磨粒流加工方法( SAFM)中磨粒流动力学特性难以进行实验的问题,提出一种基于剪切应力输运(SST)湍流模型的数值模拟研究方法.该模型继承了k-ω模型和标准k-ε模型的优点,对近壁区有较高的仿真精度.利用SST湍流模型与流体混合模型相结合的方法,以工程中常见的U形流道作为数值模拟对象,对磨粒流动力学特性进行研究.分析数值模拟结果,得到流道内磨粒流的压力和速度的分布规律:楔形流道内,磨粒流的压力相对于等截面流道明显增大,并且楔形流道内湍流程度一直处于发展状态.设计了颗粒轨迹观测实验平台,基于该平台对流道内颗粒轨迹进行研究发现:虽然流体在壁面处的速度为0,但流体中的颗粒依然对壁面产生碰撞.通过理论与实验研究,揭示了流道内两相磨粒流动力学特性,为软性磨粒流加工提供了理论基础,并提供了约束模块的设计方法.