能力降低；（2)随着 磨粒粒径增大，各数据区的端流动能减弱，即磨粒粒径越大，端流动能越小，所W选取粒径 较小的磨粒，能够增强端动能强度，进而增大磨削能力。
[0116] (f)不同粒径下粒子径迹分析：
[0117] 同样进行初始条件的设置后，进行磨粒对工件的磨削过程中的端流动能分析，看 出不同粒径下磨粒流动径迹，根据粒子箭头所示，磨粒从大孔入口开始进入，经大孔型腔， 在小孔交叉口处转入，进而进入小孔内部，再从小孔出口流出，整个流动路线符合实际加工 的情况，说明磨粒在流经工件内部时会对大孔壁面、小孔交叉口及内壁产生碰撞，进而磨 肖Ij，达到对交叉口处的去毛刺、倒圆角及表面光整加工的目的。研究粒子径迹对实际生产加 工起到预分析估计，能够控制磨粒加工的路径，进而实现高效磨削，提高光整加工能力。
[0118] (5)加工参数对介观状态模拟的研究：
[0119] 由前面的仿真分析，能够得到颗粒粒径为200]im、400iim、600iim、SOOjim粒子的多物 理禪合场的分布情况，通过分析颗粒粒径对不同场的影响，说明在介观尺度内颗粒粒径对 磨料加工的影响，而在实际生产加工中，磨料浓度、加工溫度和加工速度等都会对磨粒流生 产加工产生影响，因此我们选取颗粒粒径为500WI1耗散粒子颗粒的进行仿真模拟，分析在不 同加工参数对多物理禪合场的影响，通过理论模拟探究其影响对实验加工的分析，从而为 实验加工提供理论指导。
[0120] (a)不同浓度对磨粒加工的影响：
[0121] 首先探究不同磨料浓度对磨粒流加工的影响，我们选取颗粒粒径为500皿的DTO颗 粒作为模拟的研磨液颗粒，选取不同磨料的体积分数进行分析，因其最大的磨料浓度不能 超过10%-12%，故选择四个浓度变量为2 %、4%、6 %和8%作为仿真的体积分数，观察其对 压力场和端流动能的影响。从入口开始到大孔内腔处，动压力呈现最低状态，在进入小孔处 开始，动压力由小变大，动压力逐渐增强，即磨粒对小孔的磨削逐渐加大，抛光效果加强。选 取大孔型腔作为数据1区、交叉口处作为数据2区、小孔内部分为S个数据区，记为:数据3 区、数据4区和数据5区，列出四个数据区域的端流动能数值分布表如下表4所示。
[0122] 表4不同磨料浓度下喷油嘴动压力数据分布表
[01231
[0124] 分析表4的数据，能够得到不同磨料浓度下动压力变化：（1)首先分析在同一磨粒 粒径下的动压力变化，由表中数据能够看出数据5区〉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，在大孔型腔的动压力值最小，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)其次分析不同磨料浓 度下动压力情况，从表中看出，随着磨粒粒径逐渐增大，五个数据区动压力都呈现递增趋 势，运是由于磨料浓度增大，磨料与工件内表面接触表面积随之增大，与内壁壁面的磨削也 增强，从而提高对小孔光整加工的效果。
[0125] 因为能量的变化能够说明加工效果的显著性，因此端流动能的变化作为分析的重 点，首先进行同样的参数设置，选取不同浓度比例分析，随着磨料进入喷油嘴，入口处的端 流动能最强，随之开始减弱，在进入大孔前端时，端流动能达到最低，运是因为整个流动过 程中，随着磨料对壁面的磨削，能量降低，由初始动能转化为磨削力的功和内能，并且喷油 嘴内壁四周最先开始减弱，中屯、处随后减弱，成抛物线状形式;在进入小孔处开始，由于横 截面瞬时减小，端流动能增大，进入小孔的磨料开始进行磨削壁面做功，端流动能又开始减 弱。
[0126] 根据W上分析，进行数据上的处理及数值分析，因大孔和小孔能量各自发生变化， 因此单独进行分析，首先选取大孔后段进行=个数据分区，分别设为入口作为数据1区，中 后段数据2区，中段为数据3区；小孔交叉口为数据1区、小孔内中段为数据2区、小孔出口为 数据3区，进行列表如下：
[0127] 表5不同磨料浓度下工件端流动能数据分布表 [012 引
[0129]分析表5可知，（1)同一种磨料浓度，大孔径区域的数据1区〉数据2区〉数据3区，而 每一区的能量损耗快，下降3到4个层级；在小孔区域，W磨料浓度6%为例，最初为4.24,5U 小孔中段时，下降为2.12、到出口出下降为0.708,整个下降过程能量损耗也很多，说明能量 转化为磨削工件的功也多。（2)随着磨料浓度不断增大，各数据区的端流动能呈增加趋势， 上升的量级不大，说明磨料浓度不同会影响端流动能的能量变化，选择适当增大磨料浓度， 可W提升端流动能能量，从而增加磨削效果。
[0130] 因为磨料浓度不同，密度场的变化较明显，进行密度场的分析显得尤为重要。从中 看出从入口开始的密度比较大，随着模拟开始，磨料逐渐进入小孔，在大孔进入小孔的交叉 处，周边磨料浓度的密度变低，越往大孔边缘密度越低，运说明在模拟加工过程中，磨粒对 壁面的磨削会减弱，直到进入小孔开始，磨粒密度也较为减少。
[0131] 进行数值分析，因为磨料进入的密度都相同为1. IV，故我们选取大孔进入小孔的 周边为分析区域，选择大孔前段与尖端部分区域为分析区域及小孔部分为分析区域，故设 大孔部分为=个数据区，从大孔中屯、处向四周记为数据1区、数据2区和数据3区；小孔部分 也为3个数据区，交叉口处记为数据1区、小孔中段记为数据2区、小孔出口处记为数据3区， 列表如下，
[0132] 表6不同磨料浓度下工件密度场数据分布表 「01331
[0134] 由表6进行分析，（1)在同一磨粒浓度情况下，大孔区域的数据1区〉数据2区〉数据3 区，说明磨料集中于大孔中屯、部位区域，向周围区域分散的磨料较少，对大孔内壁的磨削力 减弱，在小孔区域，数据1区〉数据2区〉数据3区，说明进入小孔内孔时，小孔交叉口处磨料密 度大，对于倒圆角起到一定的磨削作用，在进入小孔内壁后，磨粒密度有所降低，磨削效果 减弱。W上分析说明要达到喷油嘴的磨削作用，需要增大压力，使磨料密度均匀分散，达到 磨削效果。
[0135] (2)根据磨料浓度的不同，磨料分散密度也随之发生变化，随着磨料浓度加大，各 数据区域密度增强，与腔体和小孔内壁接触密度加大，说明增大浓度可W提高磨料分散程 度，进而有利于磨削效果增强。
[0136] (b)加工溫度对颗粒磨削加工零件的影响
[0137] 探究不同加工溫度对磨粒流加工的影响，选取不同加工溫度进行分析，根据实地 加工环境，及昼夜加工环境溫度变化，选取2901(、3001(、3101(、3201((即常溫17°(：、27°(：、37°(：、 47°C)作为仿真模拟的加工溫度，通过改变加工溫度观察其对压力场和端流动能的影响。首 先进行动压力的分析，选取的设置参数为体积分数比例10%、磨粒粒径仍为500进行实验分 析，通过模拟。在不同加工溫度下，动压力仿真图像基本相似，都是在大孔腔体内显示最低 的动压力，在进入小孔的交叉口处动压力开始增大，随着进入小孔内壁，动压力继续增大， 在出口处动压力均匀。
[0138] 同样进行数据上的分析，选取大孔区域为数据1区、交叉口处为数据2区，小孔内部 分为3个数据区，即小孔中屯、为数据3区、小孔中屯、外延为数据4区、小孔壁面为数据5区，进 行列表如下，
[0139]表7不同加工溫度下工件动压力数据分布表 [01401
[0141] 根据表7,进行数据分析，（1)在同一溫度下，动压力从最小值0.54开始，经过加工， 在交叉口维持在1.60左右，动压力增加了 1个量级，说明交叉口处的横截面积减小影响动压 力的数值，随着进入小孔内部，小孔入口压力从2.68左右，在小孔中段时增加至3.7左右，在 小孔壁面压力最大为4.8,说明此时小孔处磨削增强；（2)当随着加工溫度不断上升时，动压 力随之减小，说明加工溫度增大，磨料粘度增强，动压力减小，影响加工的效果，在数据1区 降幅最小，数据5区较大，说明小孔内部动压力影响较大，选择合适的加工溫度对磨料粘弹 性及加工动压力有大的影响。不同加工溫度下，端流动能在入口处最大，随着加工，端流动 能变小，在小孔入口处，端流动能增大，在小孔内壁又开始减弱，到出口再次降低。
[0142] 选取大孔入口为数据1区、大孔中段部分为数据2区、大孔前端为数据3区，小孔也 分为3个区域，小孔入口为数据1区、小孔中段为数据2区、小孔出口处为数据3区，数据列表 如下，
[0143] 表8不同加工溫度下工件端流动能数据分布表
[0144]
[0145] 从表中能够看出，（1)同一加工溫度，大孔径区域的数据1区〉数据2区〉数据3区，而 每一区的能量损耗快，下降3到4个量级;在小孔区域，W加工溫度290K为例，最初为5.38,5U 小孔中段时，下降为2.69、到出口出下降为0.896,整个下降过程能量损耗也很多，说明能量 转化为磨削工件的功也多。（2)随着加工溫度不断增大，从290K到31OK，端流动能随着溫度 升高，数值逐渐增大，之后在320K溫度下又开始降低，说明溫度在310K下，即常溫37°C下，端 流动达到最大，此时的加工溫度较为合理，端流动能数值最好，从而提高磨削效果。随着加