超声振动边界下亥姆赫兹腔室空化性能及涡行为分析

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作者 侯博文 方珍龙 《流体机械》 北大核心 2025年第2期41-49,共9页

为了提升高湍流状态下亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对由UDF动网格驱动的超声聚焦振动边界的自激振荡腔室内部的两相剪切流进行了数值仿真,并通过对比出口压力的模拟值与试验值,验证了模型的可靠性。对比分析有、无外加超... 为了提升高湍流状态下亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对由UDF动网格驱动的超声聚焦振动边界的自激振荡腔室内部的两相剪切流进行了数值仿真,并通过对比出口压力的模拟值与试验值,验证了模型的可靠性。对比分析有、无外加超声振动激励和不同激励频率对射流流动的自激频率、速度特征和空化能力的影响。从能量转化角度揭示了腔室内部剪切特性增强的原因,对、有无激励下腔室内气相的分布和射流结构的各区间射流性能进行分析,阐明了超声激励下周期性涡结构的发展过程。结果表明,相比于普通射流,当超声激励为25 kHz时,自振频率提高了3.14倍,且主频和振荡幅值更加突出,但频域性能提升致使射流速度受到最大1.89%的抑制;伴随激励频率的上升,速度受抑制趋势并不显著;超声激励的存在促进了腔室内涡结构能量传递与反馈,加剧了腔室内剪切效应,使射流出口流道(0.5≤y/r_(2)≤0.81)范围内气相含量跃升,大幅度增强了自激振荡空化射流的能力。研究结果可为亥姆赫兹式自振射流的应用提供理论依据。 展开更多

关键词 自振空化射流 超声聚焦振动 动网格技术 涡结构

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微磨粒对超声空化冲击波衰减作用研究

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作者 宫台 祝锡晶 +1 位作者 傅迎泽 李婧 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期47-52,87,共7页

目的研究超声加工过程中微磨粒对冲击波的影响。方法建立功率超声振动加工下的空化泡动力学方程,以及空化泡溃灭产生冲击波的数学模型,进而建立冲击波在微磨粒与水混合介质中的传播模型。使用六阶Runge-Kutta方法对数学模型进行求解,得... 目的研究超声加工过程中微磨粒对冲击波的影响。方法建立功率超声振动加工下的空化泡动力学方程,以及空化泡溃灭产生冲击波的数学模型,进而建立冲击波在微磨粒与水混合介质中的传播模型。使用六阶Runge-Kutta方法对数学模型进行求解,得到空化泡半径随时间的变化规律,以及空泡内部压强随空化泡半径变化的规律。结果当空泡半径被压缩至1μm左右时,空泡内部压强可达1000 MPa。通过对距离空泡壁1.5R_(0)处的冲击波压力进行求解发现,冲击波的压力仅需0.07μs就可从初始的1000 MPa迅速衰减至80 MPa。通过比较纯水介质与混合介质(SiO_(2)微磨粒与水)中冲击波传播速度的结果发现,加入SiO_(2)微磨粒会使冲击波的最大速度由2976 m/s降至2681 m/s,降低率约为10%。通过钛钽合金的功率超声振动加工实验验证了数值结果。对比分析了加入SiO_(2)微磨粒前后钛钽合金表面结构和三维表面形貌,发现微磨粒的加入导致材料表面空化坑的投影面积下降了12.5%。结论证实微磨粒对冲击波的传播起到了明显的衰减作用,是对材料表面产生作用的主要因素。该研究在超声加工领域具有理论意义和工程价值。 展开更多

关键词 微磨粒 冲击波 SiO_(2) 超声空化 空泡动力学 RUNGE-KUTTA

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超声珩磨作用下两空化泡动力学特性 被引量：8

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作者 郭策 祝锡晶 +2 位作者 王建青 成全 刘国东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期879-886,共8页

为了探讨超声珩磨作用下磨削区的空化机理,基于速度势叠加原理,考虑超声珩磨速度和珩磨压力,建立了磨削区两空化泡的动力学模型.数值模拟了磨削区空化泡初始半径、两空化泡间距、超声声压幅值、珩磨压力、珩磨头转速对磨削区两空化泡动... 为了探讨超声珩磨作用下磨削区的空化机理,基于速度势叠加原理,考虑超声珩磨速度和珩磨压力,建立了磨削区两空化泡的动力学模型.数值模拟了磨削区空化泡初始半径、两空化泡间距、超声声压幅值、珩磨压力、珩磨头转速对磨削区两空化泡动力学特性的影响.研究表明,考虑两空化泡之间的相互作用时,要想获得良好的空化效果,可将两空化泡初始半径之比控制在3倍以内;选择较高的超声波声压幅值与较低的珩磨压力,并且使超声波声压幅值与珩磨压力和液体静压力之差介于0.66～1.89 MPa之间;增大珩磨头转速空化泡溃灭也略有加速;通过试验测量材料表面粗糙度的方法间接验证了理论分析的合理性. 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 空化 气泡 动力学

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超声振动珩磨作用下空化泡动力学及影响参数 被引量：4

4

作者 郭策 祝锡晶 +2 位作者 刘国东 王建青 成全 《应用声学》 CSCD 北大核心 2015年第1期51-57,共7页

为了合理利用超声振动珩磨作用下的空化效应,以磨削区单个空化泡为研究对象,考虑珩磨头合成扰动速度和珩磨压力的作用建立了磨削区空化泡的动力学模型。数值模拟了空化泡初始半径,珩磨压力,液体静压力和超声声压幅值对磨削区空化效应的... 为了合理利用超声振动珩磨作用下的空化效应,以磨削区单个空化泡为研究对象,考虑珩磨头合成扰动速度和珩磨压力的作用建立了磨削区空化泡的动力学模型。数值模拟了空化泡初始半径,珩磨压力,液体静压力和超声声压幅值对磨削区空化效应的影响。研究表明考虑超声振动珩磨作用时,空化泡膨胀的幅值会受到抑制,其溃灭时间也会缩短,而且较容易出现稳态空化。珩磨压力和液体静压力对磨削区空化主要起抑制作用,超声波声压幅值在一定范围内能够促进磨削区空化效果的提升。本文的研究为进一步理解超声振动珩磨的空化机理提供了理论支持。 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 空化泡 动力学

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基于功率超声珩磨的空化泡动力学模型的研究 被引量：7

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作者 郭策 祝锡晶 +1 位作者 刘国东 王建青 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第6期42-44,48,共4页

功率超声珩磨是在普通珩磨的基础上施加了功率超声振动。当超声波的强度超过液体空化阈值的时候会发生空化效应,产生大量的空化泡。在对功率超声珩磨切削运动以及空化效应基本理论分析的基础上,以单个空化泡为研究对象,利用能量守恒定律... 功率超声珩磨是在普通珩磨的基础上施加了功率超声振动。当超声波的强度超过液体空化阈值的时候会发生空化效应,产生大量的空化泡。在对功率超声珩磨切削运动以及空化效应基本理论分析的基础上,以单个空化泡为研究对象,利用能量守恒定律,建立功率超声珩磨单个空化泡的动力学方程,为功率超声珩磨空化效应的进一步研究提供了理论支撑。 展开更多

关键词 功率超声珩磨 空化效应 动力学模型

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超声空化泡溃灭冲击波作用固壁面的实验研究 被引量：5

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作者 吴书安 祝锡晶 +2 位作者 王建青 涂晶洁 王慧 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第8期135-139,共5页

对抛光后的6061铝进行超声振动空蚀实验,发现当超声振动头与材料表面的距离低于1 mm左右材料表面会有明显的空蚀效果。通过实验研究空蚀时间和超声振幅对材料表面粗糙度以及硬度的影响,发现:材料表面粗糙度和硬度先随着空蚀时间的增加... 对抛光后的6061铝进行超声振动空蚀实验,发现当超声振动头与材料表面的距离低于1 mm左右材料表面会有明显的空蚀效果。通过实验研究空蚀时间和超声振幅对材料表面粗糙度以及硬度的影响,发现:材料表面粗糙度和硬度先随着空蚀时间的增加而增大;在一定时间后出现平缓过渡期,这是由于材料表面波峰被空化泡溃灭冲击波作用后坍塌所致;继续增加空蚀时间,材料表面粗糙度和硬度会缓慢增大;材料表面粗糙度和硬度随着超声振幅的增大先增大后减小,在超声振幅为10.8μm左右达到最大空蚀效果。 展开更多

关键词 超声振动 空化泡 冲击波 实验研究

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超声珩磨作用下磨削液空化泡的共振频率 被引量：2

7

作者 郭策 祝锡晶 +1 位作者 王建青 刘国东 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期5-9,共5页

为揭示超声珩磨加工过程中磨削液空化泡的共振特性,首先利用VHX-600ESO显微镜对油石表面的磨削液进行了微观测量试验,得到了共振状态下的空化泡.基于空化泡的动力学理论,推导出了超声珩磨作用下磨削液中空化泡的共振频率方程.数值模拟... 为揭示超声珩磨加工过程中磨削液空化泡的共振特性,首先利用VHX-600ESO显微镜对油石表面的磨削液进行了微观测量试验,得到了共振状态下的空化泡.基于空化泡的动力学理论,推导出了超声珩磨作用下磨削液中空化泡的共振频率方程.数值模拟了水和煤油中空化泡初始半径、磨削液静压力、气泡内含气压、磨削液温度对空化泡共振频率的影响.通过讨论磨削液中空化泡的振动位移,验证了超声频率与空化泡共振频率的匹配关系.结果表明,水中的空化泡要比煤油中更容易发生共振,这是导致粗珩选择水溶液而精珩选择煤油的一个重要原因. 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 空化 共振频率

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超声驱动下激励参数对单泡空化振动的影响 被引量：8

8

作者 杨阳 宗丰德 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期8-14,共7页

根据考虑了液体可压缩性的改进的微气泡动力学方程,采用改进的初始半径对单泡超声空化现象进行了数值计算研究.结果表明,微气泡振动对一些参量很敏感:微气泡振动半径与初始半径的比值随振动频率的增大而减小;提高声场声压会加剧气泡崩... 根据考虑了液体可压缩性的改进的微气泡动力学方程,采用改进的初始半径对单泡超声空化现象进行了数值计算研究.结果表明,微气泡振动对一些参量很敏感:微气泡振动半径与初始半径的比值随振动频率的增大而减小;提高声场声压会加剧气泡崩塌程度,但过高的声压又不能使微气泡崩塌;微气泡崩塌速率随气泡初始半径的增加而增大,在一定范围内能保证空化泡稳定振动,在初始半径为1.6μm处空化程度最强,如果继续增大初始半径则空化程度减弱、甚至消失;微气泡崩塌程度随黏滞系数和表面张力的增大而减弱,过大的黏滞系数和表面张力会使微气泡崩塌难以发生.计算结果与他人的实验数据相比,发现液体的可压缩性使单泡空化强度增强,对最佳空化区域范围的确定有较大的影响. 展开更多

关键词 超声空化 空化气泡 微气泡动力学 最佳初始半径

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超声振动珩磨单空化泡溃灭温度研究 被引量：1

9

作者 张小强 祝锡晶 王建青 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期796-800,共5页

为了研究超声振动珩磨作用下的空化效应,基于超声空化动力学和热力学基本定律,建立了超声振动珩磨单空化泡热力学方程;数值模拟了各珩磨参数对空化泡运动半径的影响,间接分析了各参数对单空化泡溃灭温度的影响。结果显示,珩磨参数对空... 为了研究超声振动珩磨作用下的空化效应,基于超声空化动力学和热力学基本定律,建立了超声振动珩磨单空化泡热力学方程;数值模拟了各珩磨参数对空化泡运动半径的影响,间接分析了各参数对单空化泡溃灭温度的影响。结果显示,珩磨参数对空化泡溃灭温度影响微弱,单空化泡的溃灭温度大约为300~1400K;在超声钻床上,以铝箔纸为试验材料进行了超声空化试验,试验结果与理论分析基本一致。 展开更多

关键词 超声振动珩磨 空化 热力学 溃灭温度

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超声振动对珩磨加工过程中磨削液气泡空化作用的影响 被引量：1

10

作者 祝锡晶 郭策 《电加工与模具》 2015年第6期45-49,共5页

为了对超声珩磨下的磨削液空化泡进行合理预测和控制,在分析磨削液空化机理的基础上,从气泡的控制方程出发,数值对比了超声珩磨与传统珩磨对磨削液气泡运动特性的影响,并研究了声压幅值和超声频率对磨削液气泡空化的作用,最后利用声强... 为了对超声珩磨下的磨削液空化泡进行合理预测和控制,在分析磨削液空化机理的基础上,从气泡的控制方程出发,数值对比了超声珩磨与传统珩磨对磨削液气泡运动特性的影响,并研究了声压幅值和超声频率对磨削液气泡空化的作用,最后利用声强测量仪对磨削液气泡的空化强度进行了定量测量。结果表明:超声珩磨下气泡会发生膨胀及压缩的动力学过程,而传统珩磨下气泡会直接被压缩,且超声珩磨下气泡的溃灭速度比传统珩磨高两个数量级;当声压幅值较低时(pa<p0+ph),磨削液气泡不发生空化,随着声压幅值的增加(pa≥p0+ph),磨削液气泡的空化强度逐渐增强;超声珩磨装置共振时,磨削液气泡的空化强度最强,而超声珩磨装置非共振时,随着超声频率的增加,磨削液气泡的空化强度逐渐减弱。磨削液空化强度试验结果与理论分析基本相符。 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 气泡 空化

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超声-化学机械研抛的流体动力学仿真 被引量：2

11

作者 翟文杰 翟权 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2050-2056,共7页

为研究保持环超声振动对抛光试件和抛光垫间流场性能的影响,利用COMSOL Multiphysics软件分别针对实体研抛盘和有孔抛光垫,对研抛区流体进行了有限元建模与仿真,分析了试件保持环超声振动的频率、振幅对研抛区流体的速度、压力及气含率... 为研究保持环超声振动对抛光试件和抛光垫间流场性能的影响,利用COMSOL Multiphysics软件分别针对实体研抛盘和有孔抛光垫,对研抛区流体进行了有限元建模与仿真,分析了试件保持环超声振动的频率、振幅对研抛区流体的速度、压力及气含率分布的影响规律。仿真结果表明:超声振动会使流体的速度与压力剧烈变化,在保持环振子下方产生极强的微射流,而试件下方的流速变化较为平缓;随着超声频率或振幅的增加,流体内的最大速度、最大压力以及最大气含率线性增加。和实体研抛盘相比,使用打孔抛光垫后,抛光试件下方流体最大速度减小数十倍,变化更加平稳,而最大压力却增大了百余倍,试件底面处的最大气含率也有所增大,空化效应更加强烈,更有利于在抛光过程中生成化学反应自由基与提高材料去除率。 展开更多

关键词 化学机械研抛 超声振动 流场 动力学仿真 空化效应 微射流 气含率 反应自由基

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超声珩磨作用下单双空化泡振动系统动力学对比分析

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作者 郭策 祝锡晶 +1 位作者 王建青 刘国东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期183-188,共6页

针对超声珩磨加工过程中空化泡的振动预测及现有理论模型的局限性,将空化泡泡内气体的膨胀视为等温过程,压缩视为绝热过程,修正了超声珩磨下单、双空化泡的动力学模型。利用四阶龙格库塔方法分别对超声珩磨和超声两种条件下单、双空化... 针对超声珩磨加工过程中空化泡的振动预测及现有理论模型的局限性,将空化泡泡内气体的膨胀视为等温过程,压缩视为绝热过程,修正了超声珩磨下单、双空化泡的动力学模型。利用四阶龙格库塔方法分别对超声珩磨和超声两种条件下单、双空化泡的振动特性进行了数值计算,并讨论了声压幅值、超声频率、磨削液静压力及泡内含气量对单、双空化泡振动的影响。结果发现,超声珩磨要比超声作用下单、双空化泡的膨胀幅值更低、溃灭时间更短、泡壁溃灭速度更小;声压幅值和磨削液静压力都存在某一临界值,可用于区分磨削液单、双空化泡的应用范围;通过铝箔腐蚀法观察到磨削液单个空蚀坑体积要大于两相邻的空蚀坑,间接验证了理论模型的合理性。 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 空化 气泡 动力学

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二维超声珩磨声振系统的动力学分析 被引量：1

13

作者 赵洪兵 沈雪红 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2014年第12期93-96,122,共5页

二维超声加工技术中刀具独特的运动轨迹有助于切削液对加工区进行冷却、润滑,避免切屑对已加工表面的划伤,可提高加工质量和加工效率,从而被广泛运用于精密、超精密加工中。在对二维超声珩磨进行运动分析的基础上,建立二维超声振动珩磨... 二维超声加工技术中刀具独特的运动轨迹有助于切削液对加工区进行冷却、润滑,避免切屑对已加工表面的划伤,可提高加工质量和加工效率,从而被广泛运用于精密、超精密加工中。在对二维超声珩磨进行运动分析的基础上,建立二维超声振动珩磨声振系统的模型,借助于有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,并运用其后处理模块对数值模拟结果进行了图形及曲线描述,为二维超声珩磨声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 超声珩磨 声振系统 模态分析 瞬态动力学分析 谐响应分析

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功率超声珩磨磨削区单个空化泡动力特性的研究

14

作者 郭策 祝锡晶 +1 位作者 刘国东 王建青 《机床与液压》 北大核心 2013年第11期10-13,共4页

空化效应是功率超声珩磨磨削区常见的物理现象,能够大幅提高超声珩磨的加工效率。建立了功率超声珩磨磨削区空化泡的动力学模型,采用4-5阶的Runge-Kutta方法,分析了空化泡的初始半径、超声频率、声压幅值、珩磨压力、珩磨头的回转速度... 空化效应是功率超声珩磨磨削区常见的物理现象,能够大幅提高超声珩磨的加工效率。建立了功率超声珩磨磨削区空化泡的动力学模型,采用4-5阶的Runge-Kutta方法,分析了空化泡的初始半径、超声频率、声压幅值、珩磨压力、珩磨头的回转速度对空化泡运动特性的影响。结果表明:超声波声压幅值与珩磨头的回转速度对磨削区空化泡运动特性影响较大,为进一步研究功率超声珩磨磨削区的空化效应提供了理论支持。 展开更多

关键词 空化泡 功率超声珩磨 数值模拟

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温度对超声清洗中空化泡动力学特性的影响 被引量：7

15

作者 庞昊斐 祝锡晶 +1 位作者 王璟 袁志伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期150-155,共6页

目的为了更合理地利用超声清洗中的空化效应。方法以清洗区单空化泡为研究对象,基于能量守恒原理,建立了空化泡的动力学模型。数值模拟了环境温度、声压幅值、超声频率和超声振幅对清洗区空化泡动力学特性的影响。结果当温度从0℃升高... 目的为了更合理地利用超声清洗中的空化效应。方法以清洗区单空化泡为研究对象,基于能量守恒原理,建立了空化泡的动力学模型。数值模拟了环境温度、声压幅值、超声频率和超声振幅对清洗区空化泡动力学特性的影响。结果当温度从0℃升高到80℃时,空化泡溃灭时间由579.36μs缩短到181.43μs。高温下空化泡的膨胀速度更快,50℃时空化泡的最大膨胀幅值为51.27,此时空化强度最大。随着声压幅值的增大,空化泡的运动由近似于稳态空化的多周期振荡转变为只经过一次膨胀压缩后溃灭,最大膨胀幅值也由此先减小,后近似于线性增大,溃灭时间先变短,后稳定在150μs左右。随着频率的增大,空化泡的最大膨胀幅值变小,溃灭时间变长,振幅的扰动作用对空化泡半径变化和溃灭时间的影响很小。结论不同温度下空化泡的动力学特性相似,声压幅值的增大和超声频率的降低均有助于提升空化效应,换能器的振动对邻近液体中空化泡的扰动作用可忽略。 展开更多

关键词 超声清洗 温度 空化泡 动力学 数值模拟 膨胀幅值 溃灭时间

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超声珩磨区实际气体的单空泡动力学分析 被引量：2

16

作者 李永春 祝锡晶 +1 位作者 郭策 王建青 《应用声学》 CSCD 北大核心 2014年第6期528-533,共6页

为进一步揭示功率超声振动的珩磨机理，以珩磨液为工作介质，研究了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学特性。基于Rayleigh—Plesset方程，应用实际气体绝热方程和范德瓦尔斯方程对其进行了修正，建立了功率超声珩磨环境中实际... 为进一步揭示功率超声振动的珩磨机理，以珩磨液为工作介质，研究了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学特性。基于Rayleigh—Plesset方程，应用实际气体绝热方程和范德瓦尔斯方程对其进行了修正，建立了功率超声珩磨环境中实际气体的单空泡动力学方程以及实际气体单空泡共振频率方程。并运用4-5阶Runge-Kutta法模拟了不同超声条件（声压幅值、空泡初始半径、振动频率）对泡壁的运动以及运动速度的影响。结果表明：较高的声压幅值，空泡理论共振半径R＇0与初始半径R0的比值为10^2数量级以及较低的超声频率有利于超声珩磨磨削区空化效应的发生。 展开更多

关键词 超声珩磨 空化泡 实际气体 数值模拟

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超声珩磨区考虑煤油蒸气冷凝与蒸发的空化泡动力学分析 被引量：2

17

作者 王潞杰 祝锡晶 +1 位作者 王建青 吴书安 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第1期165-169,共5页

为了更深入地探究超声珩磨区空化泡的动力学特性,以煤油为磨削液介质,考虑煤油蒸气的冷凝与蒸发建立了功率超声珩磨下的单空化泡动力学模型。利用4阶龙格库塔法对不同工作条件(珩磨压力、珩磨头回转速度和往复速度、磨削液黏性、超声频... 为了更深入地探究超声珩磨区空化泡的动力学特性,以煤油为磨削液介质,考虑煤油蒸气的冷凝与蒸发建立了功率超声珩磨下的单空化泡动力学模型。利用4阶龙格库塔法对不同工作条件(珩磨压力、珩磨头回转速度和往复速度、磨削液黏性、超声频率)下的空化泡泡壁运动规律进行了数值模拟与分析。研究表明:较高的珩磨压力、珩磨液黏性以及超声频率会抑制珩磨区空化效应的产生,而珩磨头回转速度与往复速度的变化对空化效果影响极其有限。 展开更多

关键词 超声珩磨 空化泡 煤油蒸气 蒸发 冷凝 动力学

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超声珩磨时单空化泡的动力学分析 被引量：1

18

作者 李旷雅 祝锡晶 +1 位作者 郭策 王建青 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期961-964,共4页

超声振动珩磨时单空化泡动力学的分析有助于深入研究超声振动珩磨磨削机理,故以磨削液为液体介质,研究了超声振动珩磨环境下单个气泡的动力学特性。将气泡大于初始半径的运动过程看作是等温过程,而气泡小于初始半径的运动过程看作是绝... 超声振动珩磨时单空化泡动力学的分析有助于深入研究超声振动珩磨磨削机理,故以磨削液为液体介质,研究了超声振动珩磨环境下单个气泡的动力学特性。将气泡大于初始半径的运动过程看作是等温过程,而气泡小于初始半径的运动过程看作是绝热过程,在Rayleigh-Plesset方程的基础上,建立超声珩磨环境下单空化泡的动力学模型。应用4~5阶Runge-Kutta法,对单空化泡动力学模型进行了数值求解,并与传统超声空化的空化泡运动特性进行了比较。结果表明：超声珩磨的环境下,磨削区空化泡膨胀的幅值较大,但频率较慢,气泡的运动规律比较稳定。 展开更多

关键词 超声振动 珩磨 空化泡 动力学

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流体控制方程的超声空化泡动力学模拟 被引量：9

19

作者 杨日福 洪旭烨 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第4期455-461,共7页

该文基于流体动力学控制方程和VOF模型,在Fluent 14.5软件环境下对超声空化泡进行数值模拟。首先研究了超声空化泡一个周期内的形态变化,并且利用空化泡形态变化的最大面积、最小面积、膨胀时间、收缩时间等数值结果分析超声参数对空化... 该文基于流体动力学控制方程和VOF模型,在Fluent 14.5软件环境下对超声空化泡进行数值模拟。首先研究了超声空化泡一个周期内的形态变化,并且利用空化泡形态变化的最大面积、最小面积、膨胀时间、收缩时间等数值结果分析超声参数对空化效果的影响。同时探究了双频超声作用下空化泡运动的变化,计算结果表明:在其他条件相同的情况下,在1～5 MPa范围内,超声声压幅值为3 MPa时空化效果最好;当超声频率大于20 k Hz时,空化效果随着超声频率的增大而降低。对于频率相同的双频超声,较声压幅值为其两倍的单频超声有更好的空化效果;对于频率不同的双频超声,空化效果受到频率差的影响。 展开更多

关键词 超声空化泡 计算流体力学 VOF模型 数值模拟

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基于Matlab GUI的气泡动力学仿真系统设计 被引量：4

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作者 王寻 王宏哲 +2 位作者 张泽坤 周敏 梁金福 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第4期113-117,127,共6页

基于Matlab图形用户界面(GUI),设计了具备交互功能的气泡动力学数值计算与仿真软件。软件可根据用户自行设定的参数,使用差分方法对超声驱动下单气泡和双气泡的脉动和平移进行数值计算。计算得到的半径和位置随时间变化的曲线将显示在... 基于Matlab图形用户界面(GUI),设计了具备交互功能的气泡动力学数值计算与仿真软件。软件可根据用户自行设定的参数,使用差分方法对超声驱动下单气泡和双气泡的脉动和平移进行数值计算。计算得到的半径和位置随时间变化的曲线将显示在图形界面上。同时,也会通过二维或三维动态图实时展示气泡脉动和平移的过程。该软件操作简单,能将计算结果直观地展示给用户,有利于增强学生对气泡动力学的理解,对开展声学开放式教学有积极的意义。 展开更多

关键词 超声空化 气泡动力学 数值计算 Matlab图形用户接口

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