【摘 要】
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纳米颗粒射流抛光技术是一种新型的超光滑表面抛光方法,可以加工任意曲面,实现原子级别粗糙度和无损伤表面,是目前元器件表面超光滑加工最有发展潜力的技术之一。本文分析了
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纳米颗粒射流抛光技术是一种新型的超光滑表面抛光方法,可以加工任意曲面,实现原子级别粗糙度和无损伤表面,是目前元器件表面超光滑加工最有发展潜力的技术之一。本文分析了几何建模和网格划分技术,同时对Fluent数值计算中的参数进行了选择。针对Fluent软件提出了一种新的等效粘度模型,对考虑颗粒和连续相间相互作用的DPM(离散相模型)和不考虑颗粒和连续相间相互作用的DPM在不同颗粒浓度下进行了对比,得出了各模型之间的偏差率和各自的使用范围,从而指导了计算模型的选择。针对纳米颗粒射流抛光模型结构,采用正交实验法和数值模拟相结合的方法,考虑喷嘴出口直径、长径比、收缩角及喷射高度之间的耦合关系,根据正交表设计了正交实验方案。分析计算结果表明,喷嘴出口直径对抛光去除效果影响最显著,当喷嘴出口直径为1mm,喷射距离为12mm,长径比大小为4,收缩角为100时,射流抛光效果较优。针对颗粒的种类、颗粒粒径、工作压力、喷射角度进行了数值模拟和实验研究,研究表明,随着颗粒密度及工作压力的增大,材料去除深度越大,近似呈线性变化;当颗粒粒径小于500nm时,对K9玻璃的抛光深度可以达到原子级别的去除;随着喷射角度的减小,斜入射的去除情况变得更加复杂,表面去除曲线与工作面径向速度的分布曲线相似。
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