工件表面粗糙度影响着许多机械设备的运行效率以及使用寿命,降低工件表面粗糙度一直是工业相关领域的重点研究问题。以固、液两相流为基础的磨粒流加工工艺是近些年来新诞生的一种表面抛光方法,具有适用性广、精度高、成本低的特点。磨粒流加工是以液相流体为载体,与高硬度的固体颗粒混合成为固、液两相流,混合的两相流在工件表面往复流动,将毛刺、凸起部位去除,实现降低粗糙度的目的。某高压氧气输送管路具有内径小、管道长的特点,对该工件的内壁进行抛光,传统的机械方法、化学方法、超声波方法等表面抛光工艺均难以实施,适合采用磨粒流加工。本文通过数值模拟与实验研究结合的方式研究相关参数对磨粒流加工的影响规律,目的是解决狭长管类零件的内壁抛光问题,并为其他工件的磨粒流加工提供参考。本文将完整的管架拆分为多角度弯曲管、普通直管、U型管、45°三通管共4种典型管型,分别进行研究。数值模拟研究方面,以有限元分析的方法为基础,借助Fluent18.2仿真软件,对流体场、力学场、温度场的多场耦合条件下的固、液混合流动问题,分别基于欧拉-欧拉方法、Preston方程、传热传质理论构建了固、液两相流模型,颗粒磨削模型以及产热、传热模型进行研究。实验研究方面,将国内现有的某磨粒流加工设备改造为适合大尺度工件加工的设备。以光学显微镜、电子显微镜、粗糙度分析仪、千分尺、热像仪等仪器对加工过程和结果进行数据采集和分析。本文主要研究了入口流速、颗粒浓度、颗粒粒径、入口温度、液相介质等5个因素对磨粒流加工的影响。结果表明,入口流速通过改变近壁处压强,进而对磨削强度产生了影响,入口速度越大,磨削强度越大,但同时也会加剧局部磨削的不均匀性。提高颗粒浓度对湍流动能影响不大,但会同时增大局部压差与进出口压差,最适宜的颗粒浓度为10%。大、小颗粒粒径磨削壁面的机理不同,大粒径颗粒有利于提升湍流强度并维持湍流,拥有更高的磨削效率,小粒径颗粒则有更高的磨削精度。经非稳态模拟,磨粒流加工过程中的温度升高速率约为6℃·h-1,温度升高会对加工产生诸多不利影响,适宜的加工温度为283 K。流体密度和动力粘度两个属性是影响磨粒流加工的主要因素,选择高密度、高动力粘度的流体作为液相介质更有利于磨粒流加工。在本文理论研究的指导下,对6 m尺度的管材进行了实际加工,将内壁粗糙度降低至加工前的17%。同时观察到高压强与低压强加工,存在两种不同的加工机理,且加工后的粗糙度水平只与磨粒属性有关,温度升高量与模拟结果基本一致。