表压值的选取只适用于亚声速流动；而质量出口边界条 件为在解决了流动问题之前并不清楚流动出口的速度和压力，而如果模拟的是可压缩流或 包括压力出口，不能使用。由磨粒流磨削喷油嘴实际条件可知，出口端与外界想通，故设定 为自由出口。
[0092] (C)固体壁面边界条件：
[0093] 磨粒流加工过程中，使研磨液的流动磨削工件壁面进行磨削的过程，即磨料是粘 性流体，而对于粘性流动，可设置壁面为无滑移边界条件，当壁面为平移或者旋转运动时， 也可W指定壁面切向速度分量，给出壁面切应力，从而模拟壁面滑移。而实际磨粒流实验 中，壁面并未平移或旋转，故设定为无滑移边界。针对壁面热边界条件，在选取不同磨粒粒 径、加工速度、体积分数时选取固定溫度300K，在进行不同溫度仿真时，选取290K、300K、 310K、320K进行模拟。
[0094] (3)模型网格的划分：
[00巧]化肥NT划分网格的途径有两种，一种是用化UENT自带的MesMng功能进行网格划 分:另一种则是由其他的CAD软件完成造型工作，再导入其他网格生成软件比如ICEM CFD中 生成网格。
[0096] ICEM C抑生成的网格主要分为四面体网格、六面体网格、S棱柱网格、O-Grid网格 等。四面体网格能够很好的贴合复杂的几何模型，生成简单;六面体网格网格质量高，需要 生成的网格数量相对较少，适合对网格质量要求较高的模型，但生成过程复杂;=棱柱网格 适合薄壁几何模型;Grid网格适合圆或圆弧模型。
[0097] 根据喷油嘴的几何模型，因其形状较复杂，选取四面体网格划分比较合理，划分方 法比较简单，通过分块处理，W四面体网格对分块后的通道进行划分并逐个设置网格疏密 程度，从而达到控制网格数目与网格质量目的。通过对网格质量检查指标:质量(一般大于 0.3)，最小角度(一般大于18度）、行列式(通常大于0.3)等进行网格质量检查。通过测试，不 存在负体积，网格质量可靠。
[0098] (4)仿真分析:通过对喷油嘴进行物理模型及几何模型的建立，并进行入口边界条 件、出口边界条件和壁面边界条件设置后，通过划分网格，即可进行仿真分析。现进行介观 尺度内颗粒与工件的磨削模拟，通过分析不同禪合场的模拟结果，得到介观尺度内磨削加 工的实质，W便为实验加工提工理论指导。
[0099] 首先，进行收敛判断。总体模型设定中，时间类型选择瞬态类型，连续相采用k-epsilon端流模型，根据喷油嘴模型的尺寸进行离散相跟踪计算的设置中，步长（Step Length)为0.001mm，最大步数(Max.Number of Steps)为500步。经过275次迭代，即达到收 敛。
[0100] 仿真分析具体包括W下一些：
[0101] (a)不同粒径下压力场的分析:初始条件的设定中，分别采用初始速度80m/s、加工 溫度300K、体积分数为10%进行设定，选取四种介观尺度内的颗粒粒径为200皿、400皿、600 皿、800皿进行仿真模拟，得到四种不同粒径下的多物理禪合场的模拟结果图像。通过磨削 分析后，从动压力云图可W看出粒子从入口开始流动进入喷油嘴，经过喷油嘴工件的磨削 加工之后，从六个小管口流出。而动压力从入口开始处最小，在进入喷油嘴后，压力没有明 显的变化，磨粒在六个交叉口处，动压力增大，说明交叉口处的磨粒运动激烈，加工效率较 高，在进入小孔内时，动压力进一步增大，说明此时在小孔内孔磨粒运动最为激烈，加工效 率最高，提高了工件的精度。对磨粒磨削喷油嘴进行进一步的数据分析，因动压力的变化在 交叉口处和小孔内部的分布图像较为明显，故从交叉口、小孔入口、小孔中段及小孔出口处 分为四个数据区进行分析，分为数据1区、数据2区、数据3区，数据4区，下面对磨粒磨削工件 的动压力变化进行数据上的验证分析，列出四个数据区域的动压力数值分布表如下表1所 /J、- O
[0102] 表1不同粒径下喷油嘴动压力数据分布表
[0103]
[0104] 分析表1的数据，可W从数据上探究磨粒磨削工件的动压力变化：（1)首先进行分 析在同一磨粒粒径下的动压力变化，由表中数据能够看出数据4区〉数据3区〉数据2区〉数据 1区，即随着磨粒逐渐进入工件，在交叉口处的动压力开始增大，说明此时磨粒对交叉口有 磨削趋势，即对孔倒圆角;而在小孔入口处，中段、出口处动压力继续增大，此时磨粒运动较 为激烈，开始对小孔内壁进行研磨抛光；（2)其次分析不同磨粒动压力情况，从表中看出，随 着磨粒粒径逐渐增大，四个数据区动压力都呈现递减趋势，是因为磨粒从共同的入口压力 开始，由于磨粒增大，接触表面积随之增大，磨粒重量增大的情形下，磨粒流动速率随即变 小，所W动压力也逐渐减小，说明随着磨粒增大，对小孔进行光整加工的效果逐渐减弱。
[0105] (b)不同粒径下溫度场的分析:进行同样初始条件的设置后，进行磨粒对工件的磨 削过程中的溫度场的分析。从中明显看出，溫度场在喷油嘴中呈现明显的均匀分布，靠近壁 面的溫度值较高，中屯、孔的溫度较低，运是因为磨粒与壁面发生碰撞，进而磨削生热，使溫 度略微提升。而总体看，溫度保持一个恒定值，运与我们初始设置的溫度有关，在整个过程 中，没有发生较明显的变化，保持恒定的溫度，验证了模型选取的正确性。通过观察磨粒磨 削喷油嘴的溫度场变化图像之后，仍从数据方面进行深入分析，整个过程我们仍从=个数 据区域进行分析，同样选取入口、交叉口、出口 =个管口为数据区进行分析，而数据显示都 为300K，即磨粒磨削之后的溫度没有变化，仍然与设置的溫度相同，运是因为整个模拟过程 迭代次数较少，整个磨削过程产生的热量忽略不计。
[0106] (C)不同粒径下密度场的分析:进行同样初始条件的设置后，进行磨粒对工件的磨 削过程中的密度场的分析。整个过程也保持一个恒定数值，但是粒子的密度场呈现不同的 形态，随着磨粒粒径变化，密度场呈现稀疏的状态，运与磨粒直径变大，粒子之间的间距变 大有关，观察入口、喷油嘴内部腔体、交叉口、出口处的变化，会发现，各部位密度场同样呈 现稀疏状态，而研究磨粒磨削内孔处的磨粒密度对研究磨削过程有重要的意义，磨粒越小， 密度越大，那么通过内孔内壁的磨粒才会相对较较多，对研究磨粒对非直线管去毛刺、倒圆 角及增强表面粗糖度有现实影响。同样对磨粒磨削进行数据分析，仅选择腔体和内孔为研 究区域，其数据均为1.11V，与磨粒的粒径变化没有明显的关系，运与研究所选取的粒径过 于接近有关。
[0107] (d)不同粒径下速度场的分析：同样在选取相同的模拟设置参数，进行离散相的模 拟分析，在初始化的设置中，对XOYZ坐标中，仅设置了X方向的速度参数80m/s，通过模拟后 得到磨粒磨削工件后速度场的分布图像。能够得到磨粒从入口处开始，到进入腔体内部，整 个速度场保持一个恒定值不变，是因为正个腔体空间区域大，没有速率的损耗;而随着磨粒 进入6个小孔开始，速度呈现增大的趋势，从小孔开始到出口，逐渐变大，运是因为随着磨粒 逐渐进入小孔内孔，空间区域截面直径变小，在磨粒流量不变的情况下，速率随之增大，磨 削能力增强，在交叉口处及小孔内壁去毛刺和倒圆角能力最强，加工效率高。通过观察磨粒 磨削的仿真图像后，对其进行数据方面的分析，根据速率流动的变化，选取五个数据区域进 行分析，分别选取入口腔体的内部磨粒速率区域、磨粒磨削小孔交叉口区域、小孔内部分为 同样=个区域，定为:数据1区、数据2区、数据3区、数据4区及数据5区，列出五个数据区域的 动压力数值分布表如下表2所示。
[0108] 表2不同颗粒粒径下喷油嘴速度场数据分布表
[0109]
[0110] 由表2进行分析，（1)当磨粒粒径保持不变，各数据区域的速率不断增大，即数据5 区〉数据4区〉数据3区〉数据2区〉数据1区，说明随着磨粒从入口到出口的整个过程中，在交 叉口处、小孔内壁壁面磨粒运动都很激烈，即磨削能力加强，进行壁面抛光能力加强；（2)随 着磨粒粒径增大，各数据区域的速率值逐渐变小，磨粒运动激烈程度逐渐降低，光整加工能 力逐渐减弱。W上结果说明选取粒径较小的磨粒加工效果最好，磨削能力最强。
[0111] (e)不同粒径下端流动能的分析
[0112] 进行同样初始条件的设置后，进行磨粒对工件的磨削过程中的端流动能分析，发 现随着磨粒开始进入喷油嘴开始，整个大孔腔体的端流动能最小，而随着磨粒逐渐进入内 孔处时，在交叉口处，端流动能开始增加，在小孔内壁处达到最大，在小孔出口处有所减弱。 通过观察模拟图像后，选择数据较明显的区域进行分析，因动压力的变化在交叉口处和小 孔内部的分布图像较为明显，故从交叉口、小孔入口、小孔中段及小孔出口处分为四个数据 区进行分析，分为数据1区、数据2区、数据3区，数据4区，列出四个数据区域的端流动能数值 分布表如下表3所示。
[0113] 表3不同粒径下喷油嘴端流动能数据分布表
[0114]
[0115] 通过对表3分析，（1)在同一磨粒粒径下进行磨削加工时，端流动能在大孔腔体内 最低，随着磨粒进入小孔，在小孔交叉口处端流动能增强，在小孔内壁达到最大，在小孔出 口又再次降低，即数据3区〉数据2区〉数据4区〉数据1区，说明随着加工深入，磨粒在交叉口 及小孔内壁运动能力较强，磨削能力随之增加，而出口处能量减弱，磨削