杏彩体育唯一官网:浙江工业大学谭大鹏教授团队：超声辅助软磨料流加工的

　　传统机械加工方法在小尺寸、复杂结构表面精密加工时会受到限制。软性磨粒流(SAF)加工可解决上述问题，但加工效率较低。本文提出一种超声辅助软性磨粒流加工方法，通过对约束流道加载以提高其中的湍流动能，强化磨粒流对加工表面的无序冲击，提高软性磨粒流加工效率与表面质量。

　　基于N-S方程和可实现k-ε 湍流模型建立流场模型，结合声场耦合建模方法，建立声-流耦合多物理场模型。在此基础上，对超声振动参数进行修正，可较精确地描述流道内周期压力变化以及空化现象。通过对不同频率和振幅的激振条件下的流体速度、湍动能进行分析，得到了频率和振幅对软性磨粒流加工的影响规律。基于上述研究结果，完成了有无超声振动的软性磨粒流加工对比实验。工件对象表面有9个测量点，分别位于工件表面的入口、中间和出口，取对应区域内三个点的平均粗糙度作为每个区域的表面粗糙度。

　　湍流动能反映了湍流脉动能量的大小。随着湍流动能的增加，磨料颗粒与工件表面的碰撞更加频繁，而磨料颗粒的无序运动可以提高加工效率和精度。加载超声振动后，核心加工区湍流动能增强，较高的超声频率会产生较强的湍流动能，这证明了超声振动可以减轻湍流动能的耗散。由于超声频率较高，较强的湍流动能分布在核心加工区，形成了一个均匀的处理面。流道中各监测点的湍流动能受超声振动的影响，其湍流动能强度与超声频率呈正相关。各点的湍流动能与其位置有关，当监测点离湍流发生器较远时，受振动的影响更为明显。表面粗糙度是表征抛光效果的必要物理参数。在对比实验中，没有振动的样品入口的表面粗糙度达到0.1 μm约需要16小时，然后表面粗糙度略有增加。但在超声振动下，表面粗糙度达到0.1 μm只需要10小时左右，表面粗糙度达到最小值后保持不变。在样品中间处，有振动的样品表面粗糙度比没有振动的样品早4小时达到最小值。

　　（1）基于可实现k-ε模型和亥姆霍兹方程，建立了声学-流体耦合力学模型，发现振动可以激发流场中的空化效应。

　　（2）仿真结果表明，振动的振幅和频率是影响流场中湍流动能的关键因素。随着频率和振幅的增加，流场的湍流强度增大，40 kHz超声振动曲线均匀性相对较好。

　　（3）进行了有无超声振动的比较抛光实验，探讨了超声辅助方法的性能。在SAF抛光的后期，磨粒沿单一方向连续切割工件表面，可提高工件的表面粗糙度，且通过振动可以明显地改善上述问题。

　　本研究成果可为声-流多物理场建模提供理论依据，为超声辅助的流体精密加工方法提供技术支持，在小尺寸复杂结构化表面加工、增材制造内腔光整方面有较好应用前景。

　　谭大鹏，男，博士、教授(/健行特聘)、博士生导师、博士后合作导师；浙江工业大学人事处副处长(主持工作)；浙江省万人计划青拔人才、浙江省杰青、浙江省院士结对青年英才(导师：杨华勇院士)；国家奖励办/科技部/国家基金委/教育部项目/奖励评审专家、北京/上海/广东/江苏/山东等20余省市人才/项目/奖励评审专家；中国机械工业自动化委员会常务委员、中国智能制造专委会委员(党组成员)、中国转子动力学会常务理事、中国机械成组与智能集成学会常务委员、中国机械工程领域期刊分级委员会委员、浙江省青年高层次人才协会常务理事(党组成员)、浙江省振动工程学会副理事长、《中国机械工程学报(CJME)》编委。

　　主要从事机电液一体化系统研究与开发工作，具体包含工业过程监控、超精密加工、嵌入式系统控制等方向。作为项目负责人主持国家自然科学基金项目(52175124 / 51775501 / 51375446 / 50905163)、浙江省杰出青年科学基金项目(LR16E050001)、浙江省自然科学基金重点项目(LZ21E050003)等省部级以上纵向项目20余项；主持航空工业、航天科技、中船重工、兵工集团等重要科研单位委托项目10余项。

　　团队长期从事复杂机电液一体化系统建模与过程调控领域研究，在薄壁管壳动力学建模求解、跨尺度流体数值计算、薄壳冲击壁面效应分析、非线性流致振动检测、流体精密加工与数字化调控等方面有较好的研究基础。

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。