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多物理场耦合分析下的电解加工环形窄槽数值模拟研究

穆瑞元 曹岩 黄亮 贾峰

穆瑞元, 曹岩, 黄亮, 贾峰. 多物理场耦合分析下的电解加工环形窄槽数值模拟研究[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(11): 1733-1739. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190325
引用本文: 穆瑞元, 曹岩, 黄亮, 贾峰. 多物理场耦合分析下的电解加工环形窄槽数值模拟研究[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(11): 1733-1739. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190325
Mu Ruiyuan, Cao Yan, Huang Liang, Jia Feng. Numerically Simulating Electrolytic Machining of Annular Narrow Slot with Multi-physical Field Coupling Analyzed[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(11): 1733-1739. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190325
Citation: Mu Ruiyuan, Cao Yan, Huang Liang, Jia Feng. Numerically Simulating Electrolytic Machining of Annular Narrow Slot with Multi-physical Field Coupling Analyzed[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(11): 1733-1739. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190325

多物理场耦合分析下的电解加工环形窄槽数值模拟研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190325
基金项目: 

陕西省重点研发计划项目 2018ZDXM-GY-077

陕西省教育厅重点实验室科研计划项目 18JS043

西安工业大学校长基金项目 XAGDXJJ17004

详细信息
    作者简介:

    穆瑞元(1995-), 硕士研究生, 研究方向为特种加工, 17795837325@163.com

    通讯作者:

    曹岩, 教授, 博士生导师, 博士后, caoyan@xatu.edu.cn

  • 中图分类号: TQ151

Numerically Simulating Electrolytic Machining of Annular Narrow Slot with Multi-physical Field Coupling Analyzed

  • 摘要: 针对环形窄槽结构电解加工过程工艺试验周期长,型面难以预测的问题,建立掩膜电解加工过程电场、流场、温度场耦合数学模型,利用COMSOL软件对多物理场进行数值模拟仿真,得到加工间隙内电解液电流密度、流速和压力的分布规律,并将加工过程中不同时刻耦合场仿真结果进行对比,得到加工进程中各参数变化规律。研究结果表明,多物理场耦合仿真能够准确模拟实际电解加工过程,实现了工艺参数选取,为实际工艺提供了理论依据,对提高窄槽结构电解加工质量和效率有重要意义。
  • 图  1  环形窄槽掩膜电解加工原理图

    图  2  掩模电解定域性分析图

    图  3  环形窄槽几何模型

    图  4  环槽加工区域模型

    图  5  各物理场之间关系图

    图  6  不同进口压力下极间流速

    图  7  极间流速与电解液温度变化趋势

    图  8  不同加工间隙对应的电流密度云图

    图  9  槽深变化关系图

    图  10  不同加工时刻仿真对比

    表  1  数值模拟参数

    参数 数值
    阳极材料体积化学当量/(mm3·(A·min)-1) 1.832 06
    电解液密度/(kg·m-3) 1 100
    初始电导率/(S·m-1) 6.79
    初始加工温度/K 293.15
    动力粘度/(Pa·s) 0.97×10-3
    传热系数/(W·(m2·K)-1) 15 000
    常压热容/(J·(kg·K)-1) 4 150
    热导率/(W·(m·K)-1) 0.65
    入口压力/MPa 0.2
    出口压力/MPa 0.08
    电压/V 10
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  • 收稿日期:  2019-08-08
  • 刊出日期:  2020-11-01

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