前混合磨料水射流供料稳定性研究

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磨料水射流作为一种特殊的加工方式,其应用场合随着各种研究的突破愈发广泛。在分析梳理了目前关于磨料水射流磨料浓度稳定性方面存在的问题后,设计加工了透明的前混合磨料罐,针对压差重力式供料系统和渗流沉降式供料系统,利用实验研究和数值计算方法开展了磨料水射流供料稳定性研究,主要工作如下:(1)对压差重力式供料系统和渗流沉降式供料系统供料特性进行了研究,并总结了各自的供料特点。其中压差重力式供料系统的磨料浓度平均水平要较渗流沉降式供料系统的高;在压差重力式供料系统中磨料浓度随时间是一个明显波动上升的趋势,而渗流沉降式供料系统在整个供料过程中,磨料浓度的值是在其平均浓度线上下浮动;压差重力式系统供料整体稳定性和局部稳定性都要比渗流沉降式供料系统差。(2)系统研究了初始磨料质量、出口管径、磨料颗粒的种类对供料特性的影响,对供料过程有更加深入的理解。同时得到渗流沉降式供料系统最佳初始磨料质量分数为32%-50%;压差重力式供料系统最高平均水平下的初始磨料质量分数为71%-89%。改变出口管径对压差重力式供料系统影响较小;磨料颗粒的种类对供料系统的供料平均水平影响较大。(3)对射流系统进口流量的影响进行了实验研究,证实了改变流量进行水力调节的可行。结果显示两种供料系统的磨料供料平均水平和供料局部稳定性随进口流量不同的变化趋势相同,均表现为先下降后上升,只是最低水平处的流量值有所差别;渗流沉降式射流系统的供料整体稳定性随着进口流量的增大而变好,压差重力式射流系统的供料整体稳定性随进口流量的增大而变差。(4)利用EDEM离散元软件对磨料颗粒进行了参数标定,使用Fluent数值模拟仿真软件与EDEM软件进行耦合计算,对简化的磨料射流供料模型的磨料颗粒流动进行了可视化研究。通过结果比较,得出的结论与实验观察到的现象一致,磨料输送特性也符合实验研究结论,印证了用此类方法研究磨料水射流磨料颗粒运动的可行性,为磨料水射流供料特性数值模拟研究提供了方法。
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