纳米颗粒胶体射流抛光喷嘴流场仿真对比研究

本研究论文深入探讨了纳米颗粒胶体射流抛光喷嘴的流场仿真，由张玲花、张勇和张飞虎三位作者在哈尔滨工业大学机械制造及其自动化系完成。他们主要针对空化射流抛光喷嘴的流场特性进行了全面的仿真分析，比较了锥形射流喷嘴和旋转射流喷嘴的性能。 在论文中，作者首先介绍了纳米颗粒胶体射流抛光技术，这是一种新兴的超光滑表面加工方法，利用界面化学反应和流体动力作用实现纳米级别的表面粗糙度减小和原子层去除。胶体射流中的纳米颗粒在与工件表面接触时，粘附并随流动胶体的拖拽离开表面，从而达到超光滑效果，尽管去除效率仍有提升空间。 空化水射流因其在多个工业领域的高效应用而受到关注，特别是在提高材料去除效率方面。论文着重提出了将空化现象与纳米颗粒胶体射流相结合的设想，目的是开发一种新型的纳米颗粒胶体空化射流抛光技术，以优化去除效率并推动高效表面处理工艺的发展。 为了实现这一目标，作者利用计算机流体力学（CFD）软件FLUENT，对两种不同类型的喷嘴——锥形射流喷嘴和旋转射流喷嘴的流场进行了模拟计算。通过对流场速度分布和压力分布图的分析，发现旋转射流喷嘴因为其旋转速度带来的更好的掺混能力和空化效应，显示出在空化射流抛光中的优势。旋转射流喷嘴的工件表面速度和压力分布呈现出明显的M形特征，这表明其在抛光过程中可能有更优的性能表现。 因此，这篇首发论文不仅提供了关于纳米颗粒胶体射流抛光喷嘴流场特性的深入理解，还为实际应用中的喷嘴选择以及后续实验设计提供了重要的理论依据和技术指导。通过对比研究，旋转射流喷嘴被推荐为更适合纳米颗粒胶体空化射流抛光技术的工具，这将有助于推动相关领域工艺的革新和发展。