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

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2012.04.011

兵工学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (4): 443-450.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2012.04.011

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

计时鸣，付有志，谭大鹏，李琛，唐波，池永为

(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室，浙江杭州 310014)

收稿日期:2010-12-29 修回日期:2010-12-29 上线日期:2014-03-04
作者简介:计时鸣(1957—)，男，教授，博士生导师
基金资助:
国家自然科学基金项目（50875242，50905163）；浙江省自然科学基金项目（Z107517，Y1090836）

Study on Dynamic Characteristics of Two-phase Abrasive Flow Based on Shear Stress TransportTurbulent Model

JI Shi-ming， FU You-zhi， TAN Da-peng， LI Chen， TANG Bo， CHI Yong-wei

(Key Laboratory of E&M，Ministry of Education & Zhejiang Province, Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014， Zhejiang， China)

Received:2010-12-29 Revised:2010-12-29 Online:2014-03-04

摘要/Abstract

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。

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

Abstract: In order to bypass difficulties in experiment of soft abrasive flow dynamic characteristics, a method based on shear stress transport (SST) turbulent model was proposed. It has both advantages of k-ω and standard k-ε models and higher simulation precision in the near wall region. As a common structure in engineering, a U-shaped channel

Key words: machinofature technique and equipment, soft abrasive flow, SST, numerical simulation, turbulent fluctuation

中图分类号:

O359

计时鸣，付有志，谭大鹏，李琛，唐波，池永为. 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[J]. 兵工学报, 2012, 33(4): 443-450.

JI Shi-ming， FU You-zhi， TAN Da-peng， LI Chen， TANG Bo， CHI Yong-wei. Study on Dynamic Characteristics of Two-phase Abrasive Flow Based on Shear Stress TransportTurbulent Model[J]. Acta Armamentarii, 2012, 33(4): 443-450.

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