磁流变抛光液是一种流变特性可以改变的新型智能材料,其被广泛应用于精密零件及脆硬材料的光整加工,但由于存放过程中颗粒的沉降影响了加工效率和使用寿命。超声搅拌利用了超声空化效应,空化泡在液体中溃灭时产生的局部高温高压,与声冲流对磁流变抛光液在分子层面高效搅拌,提高沉降稳定性。而声源条件及液体介质参数等多种因素影响了超声空化场。针对搅拌过程中声场研究不足的现状,本文使用多物理场数值计算方法分析多项工艺参数对超声搅拌声场分布及演变规律的影响。进而选择合适的工艺参数,优化磁流变抛光液制备工艺。主要研究内容如下:(1)综述了超声空化场与磁流变抛光液的国内外研究进展,提出超声辅助搅拌磁流变抛光液可以提高配制效率,降低颗粒凝聚性,减缓颗粒沉降。(2)基于线性声学基本原理,结合声压电与声结构耦合建立了建立了磁流变抛光液悬浮二相流体系中的声场模型,更真实地反映了超声传播过程的实际情况。液体介质选用多孔介质wood模型,在稳态下进行频域分析。(3)基于声场仿真模型对超声变幅杆不同探入深度,不同频率、不同功率下磁流变抛光液的声场分布进行数值模拟,系统分析了各工艺参数对声场分布的影响。结果表明:声场中随着与声源距离增加,声强逐渐减弱,高声强区域主要分布在变幅杆输出端轴线方向。声强在距变幅杆20mm范围内呈指数型快速衰减,声压在轴线上出现波动。变幅杆最佳探入深度10mm,其轴向声强整体最大。功率越高,各处声压值越大,声压等值面的扩大有助于空化区域的扩大。频率的增大使声束更加集中,壁面附近出现横向驻波,而频率过高阻碍空化泡的溃灭,降低了空化效应。研究了颗粒含量对声压分布的影响,结果表明:颗粒体积分数高时声压衰减速度更快,主要是由于液体粘滞系数的增大,超声能量被吸收较多。(4)研究了不同容器中长度与半径变化对声场分布的影响,对搅拌容器的设计提供参考。结果表明:减小容器半径有利于最大声压的产生。容器半径相同时容器高度的改变使最大声压值出现波动,这是由于不同高度的容器中时出现了驻波或共振现象。基于声强与流速的经验公式模拟了不同探入深度下流速的分布,探入深度的增大使最大流速减小。随着探入深度增大涡旋向液面移动。改变容器形状分析了锥形容器不同高度下的流场分布,结果显示:锥形容器较圆柱容器涡旋范围扩大,半径不变,缩小容器高度有利于底部整体流速的增大,同时涡旋范围扩大。高度为60mm的锥形容器中底部的最大流速为3.24cm/s。(5)使用声强测量仪对磁流变抛光液中不同水平与竖直方向的声强进行测量,对声场仿真结果进行了验证。仿真结果与实验测量结果基本一致。由于声波在底面反射形成叠加,底部声强出现一定程度增高。使用空化云摄影结合铝箔腐蚀法测量声场空化效应的强弱,结果显示:空化强度随时间延长而增强。增大超声功率,声场强度总体增大,但过强的功率使声衰减增强。水平方向声强衰减大于轴向。水中的空化云呈倒三角状分布,变幅杆末端气泡密度最大,随着功率增大,空化云范围扩大。使用水听器测量了声场信号波形,随着功率的增大电压信号的幅值增大并且波形复杂程度增大,出现高频噪声。