基于Fluent的磨粒流抛光工艺数值分析

Internal Combustion Engine &Parts
0引言
喷油器和油轨连接，组成一个燃油导轨总成，是发动机供油系统的主要部件。

其中喷油器主要是将电信号转换为磁力，实现内部阀体的闭合，从而完成燃油的雾化喷放，如图1所示。

喷油器工作效率以及使用寿命取决于底部喷油孔内孔的表面粗糙度，但因其孔径小，内部结构相对复杂，使用传统的加工技术难以达到要求。

磨粒流抛光技术作为一种超精密流体加工技术，因其灵活的适应性以及加工的精确性，为喷油器微小孔抛光提供
了有效途径。

图1高压喷油器
1磨粒流抛光原理磨粒流抛光（Abrasive Flow Machining ）简称AFM ，也称挤压研磨或磨料流抛光[1]。

其抛光原理是利用具有一定流动性的粘弹性介质（半流动状态的蠕变体或粘弹体）在一定的压强作用下往复流过零件的被加工表面、边缘和孔道，将该流动介质作为“刀具”刮削工件进行表面从而达到抛光、除飞边、倒圆角及去毛刺等效果，是一种微量切削的
超精密抛光技术[2]。

2仿真模型建立及参数设置Fluent 软件根据用户需求，采用不同的离散格式和模型，能在不同情况下使软件的计算速度、求解精度、以及运算的稳定性都保持最佳状态，可以高效模拟各种复杂流动和物理现象，本文使用Fluent 软件对磨粒流抛光喷油器进
行模拟。

首先使用Hypermesh 软件对喷油器三维结构进行网
格划分，使用纯六面体网格划分功能。

然后导入到Fluent 软件中，选择Mixture 多相流模型，可实现k-ε湍流模型，
标准壁面函数，选择压力入口边界和压力出口边界，以及
壁面边界，操作压力101325Pa ，重力加速度沿x 轴方向，并设置材料参数如表1所示，其中主相为二甲基硅油，第二相为碳化硅。

表1材料参数
材料
密度（kg/m 3）粘度（Pa ·s ）
体积分数载体磨粒
二甲基硅油碳化硅
7903170
0.031.72e-5
0.70.3
3仿真结果与分析
图2为y=0剖切面上湍流动能分布云图，磨料流中湍流动能越大的区域，分子的热运动越剧烈，磨粒与壁面的碰撞、划擦的几率越大，加工效率越高。

分析湍动能分布图可得到如下结论：在磨粒流整个流道中，喷孔与主流道交叉处的湍动能最高，导致喷嘴流道入口附近的湍动能最大，分子间的热运动也越剧烈，磨粒与交差孔处的壁面间的能量转换最强烈，非常有利于对交差孔处进行去毛刺和倒圆角。

当出入口压强差不同时，交差孔处湍动能的大小也不同，随着压强差的增加，最高湍动能的值也随之增大，对该处相贯线的圆角效果越好。

图3为不同压强差条件下磨料的流线图，反应了磨料流动的紊乱程度。

由流线图可知，在压强差较小时，磨料流动在主流道内比较紊乱。

随着压强差的增加，主流道圆柱部分的紊乱程度降低，紊乱的磨料流动主要集中在喷油嘴主流道锥角处，从而提高了喷嘴入口附近磨料流动的无序性，增加了磨料颗粒与避免的碰撞机率，能有效改善表面加工质量。

4结论
通过对湍动能以及流线图的分析可知，进出口压力差越大，分子的热运功越剧烈，越有利于对喷油器孔的抛光，同时压力差越大，磨料在喷油器孔处较紊乱，有利于提高加工表面质量。

综上所述，压力差越大，越有利于磨粒流抛光加工。

参考文献:[1]李俊烨，刘薇娜，杨立峰.喷油嘴小孔磨粒流加工特性三维数值分析[J].制造业自动化，
2012，34（3）：27-29.[2]李俊烨，刘薇娜，杨立峰，赵磊.喷油嘴微小孔磨粒流加工
特性的数值模拟[J].煤矿机械，2010，31（10）：56-58.[3]李俊烨，刘薇娜，杨立峰，李纯，吴海红.共轨管微小孔磨粒流加工装备的设计与数值模拟[J].机械设计与制造，2010（10）：
——————————————————————
—作者简介:张雪瑶（1991-），女，吉林长春人，长春理工大学硕士，
教师，研究方向为机械制造，机械精密加工方向。

基于Fluent 的磨粒流抛光工艺数值分析
张雪瑶①;马国栋②;顾佳超①;金晓华①
（①长春汽车工业高等专科学校，长春130000；②长春富奥石川岛增压器有限公司，长春130000）
摘要:磨粒流抛光技术是一种先进且精密的制造工艺,因其使用可流动的磨粒作为”刀具”对待加工表面进行抛光,不受零件形状
和尺寸限制,现已成为抛光微小孔道及复杂成型面的主要技术,本文基于Fluent 仿真软件,以喷油器为研究对象,对不同压强进行数值仿真,分析加工效果。

关键词:磨粒流抛光技术;Fluent ;喷油器;数值仿真
a）进出口压力为2MPa和1MPa
b）进出口压力为3MPa和1MPa
c）进出口压力为4MPa和1MPa
d）进出口压力为5MPa和1MPa
图2不同压强差条件下湍流动能分布云图
a）进出口压力为2MPa和1MPa
b）进出口压力为3MPa和1MPa
c）进出口压力为4MPa和1MPa
d）进出口压力为5MPa和1MPa
图3不同压强差条件下z=0面流线图
Internal Combustion Engine&Parts
0引言
相对于传统的材料来说，复合材料有着更好的性能，在游艇制造中能够发挥更大的优势，并且随着复合材料技术的不断研究，其在游艇制造中的应用已经逐步取得了丰厚的成果。

1复合材料的种类
复合材料的种类非常多，并且其特性也有所不同。

如果按照增强纤维材料的种类来划分，可以分为以下几个种类，包括：硼纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料、氧化铝纤维增强塑料等。

近些年来，在生产制造业方面，绿色环保材料成为复合材料中最为热门的种类，基于这一出发点，又逐渐研发出了苎麻或亚麻等多种麻纤维用于增强纤维的高新生物纤维类的复合材料。

在这其中，综合性能最佳，应用范围最广，最能作为复合材料代表的，就是芳纶纤维和碳纤维等这一类增强纤维所制作出来的先进复合材料。

1.1芳纶纤维
芳纶纤维的全称是聚对苯二甲酰对苯二胺，在商业中又被称为凯夫拉，这种材料在实际应用中具有非常明显的优势，首先，芳纶纤维具有极高的强度，能够很好地抵抗断裂或过度变形，力学性能佳。

其次，具有高模量的特性。

材料的刚度比较大，在一定应力的作用下，发生弹性形变就越小。

再次，还具有较高的耐高温、耐酸碱的特性，在使用的过程中，不容易因为高温或者酸碱腐蚀而被损坏，材料的使用寿命较长。

最后，还具备轻质的特性，应用于制造业中，生产出来的产品质量较轻，尤其是在生产游艇等大型设备时，轻质的材料能够通过减轻其整体船身的重量解决很多技术层面的问题。

除此之外，芳纶纤维能够在560摄氏度的高温下不发生分解，也不会融化，其优良的绝缘性能和抗老化能力，也很大程度上延长了材料的寿命。

1.2碳纤维
碳纤维顾名思义，是一种纤维状的碳材料。

这类材料的强度比钢更大，但是其密度却比铝更小，并且相对于不锈钢来说，其耐腐蚀性更高，同时，其耐高温能力要比耐热钢还要好，除此之外，碳纤维的热膨胀系数也比较小，不容易因受到高温而变形，还具备类似于金属的导电性，并且能够吸收冲击力，在电学、力学、热学等多个方面的性能都比较好，是一种集合了高科技的先进复合材料。

正是由于碳纤维具有许多传统材料无法比拟的优良性能，在生产制造业中的应用越来越广泛，不仅能够降低生产过程中的难度，且生产出的产品，其性能非常良好。

2复合材料在游艇制造中的优点
2.1有利于减轻游轮的重量
相对于比较单一的传统材料来说，复合材料在游艇制造中的优点非常明显。

最为明显的就是能够在很大程度上减轻游轮的重量。

游艇作为船舶中的一种类型，重量对于船舶生产来说，一直是一项最受关注的指标，传统的材料，如钢铁、不锈钢、合金等材料的使用，往往会使船舶具有较大的重量，导致游艇在生产和实际运行中容易出现很多问题。

但是，运用复合材料来生产游艇中的一些零部件，能够减少游艇的重量三分之一到二分之一。

相对于游艇自身较大的重量来说，这种重量减轻程度，是很明显的进步和提升。

整个游艇的重量减轻，会随之带来更多的优势，比如，相对于传统材料所制造出来的游艇，能够容纳更多的旅客和货物，能够很大程度上的节约运行成本，其燃油效率也会大大地提高，而排出的废气相对来说就更少了。

在游艇制造的过程中，还可以通过复合材料的有效应用，整合部件，消除紧固件，在更大程度上降低游艇的船体重量。

———————————————————————
作者简介:李莉（1979-），女，辽宁葫芦岛人，讲师，研究方向为室内设计、工业设计。

54-56.
[4]韩占忠，王敬，兰小平.Fluent流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2008.
[5]朱红钧，林元华，谢龙汉.Fluent12流体分析及工程仿真[M].北京：清华大学出版社，2011.
[6]Dick Bahrea,Horst Brunneta,Martin Swata.Investigation of one-way abrasive flow machining and in-process measurement of axial forces[J].Procedia CIRP,2012(35):419-424.
浅谈复合材料在游艇制造中的应用
李莉
（渤海船舶职业学院，葫芦岛125105）
摘要:为对目前我国复合材料在游艇制造中的应用情况做出一个相对全面的了解,本文以复合材料在游艇制造中的应用为研究对象,通过对复合材料种类的介绍,并对复合材料在游艇制造中的优点以及未来主要发展方向等进行了探究,最后在以上研究的基础上详细介绍了复合材料在游艇制造中的实际应用情况。

以此来为游艇制造业未来对于复合材料的应用提供一定的理论依据。

Abstract:In order to make a relatively comprehensive understanding of the application of composite materials in yacht manufacturing in China,this paper takes the application of composite materials in yacht manufacturing as the research object,through the introduction of composite materials,and the composite materials in The advantages of yacht manufacturing and the main development direction in the future were explored.Finally,based on the above research,the practical application of composite materials in yacht manufacturing was introduced in detail.This will provide a theoretical basis for the future application of composite materials for the yacht manufacturing industry.
关键词:复合材料;游艇;制造;应用
Key words:composite materials;yachts;manufacturing;application。