主軸式滾磨光整加工EDEM-FLUENT耦合仿真模擬分析研究

趙 愷，王 娜，楊勝強，李文輝

（1.太原理工大學機械與運載工程學院，山西 太原 030024；2.太原理工大學航空航天學院，山西 晉中 030600；3.精密加工山西省重點實驗室，山西 太原 030024）

1 引言

主軸式滾磨光整加工，是將安裝在主軸上的工件，豎直或與豎直方向成一定傾斜角度地插入裝有磨塊、液體介質的滾筒中，通過滾筒的回轉運動，使磨塊與工件表面產生一定的相對運動和相互作用力，從而實現對工件的表面光整加工[1]。隨著離散元仿真軟件的發展，國內外許多學者基于離散元法實現了各種工況的仿真模擬[2-5]。文獻[6]利用離散元法模擬主軸式滾磨光整加工過程，發現滾拋磨塊上表面為拋物面，且滾筒轉速及滾拋磨塊形狀對其有決定性影響。

文獻[7]基于EDEM中Hertz-Mindlin-Archard Wear模型得出工件表面材料磨損深度，結合Archard Wear理論計算出材料去除量，量化材料去除量與時間和工件裝夾位置之間的關系，并結合在模擬中觀察到的與工件接觸的滾拋磨塊的運動軌跡以及從模擬和實驗中獲得的相應接觸力，分析了精加工機理。

考慮到實際工況中液體或氣體與固體顆粒之間的復合運動狀態，以及液固耦合、氣固耦合對實際工況的影響，采用EDEMFLUENT耦合的數值模擬能夠更準確地描繪出滾拋磨塊的流場狀態。文獻[8]采用EDEM-FLUENT 耦合的數值模擬方法對垂直螺旋機內氣體流場的速度和壓力分布進行分析研究，研究表明氣體沿軸向速度最大，有利于顆粒的提升。

文獻[9]采用EDEM-FLUENT耦合的方法模擬了不同流動條件下離心泵內的固液兩相流場，隨著流量的增加，葉輪中的顆粒軌跡會偏向葉片壓力側。……