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第1章 绪论1

1.1 课题研究背景及意义1

1.1.1 水射流技术的特点及应用领域1

1.1.2 磨料射流技术发展背景5

1.1.3 课题来源8

1.1.4 课题研究的目的和意义8

1.2 课题研究现状和发展趋势9

1.2.1 高压水射流技术发展与研究现状9

1.2.2 磨料浆体射流技术研究现状及发展趋势10

1.3 论文研究的主要内容13

1.4 本章小结15

第2章 磨料浆体射流切割技术的实现16

2.1 磨料浆体射流切割系统原理设计16

2.1.1 磨料浆体射流形成原理设计16

2.1.2 磨料浆体射流切割系统的组成17

2.1.3 磨料浆体射流系统的工作原理及工艺流程设计18

2.2 磨料浆体射流切割系统中关键技术分析19

2.2.1 浆料的选用及其配制20

2.2.2 系统中双循环结构的设计与分析24

2.2.3 数控系统及CAD系统设计25

2.3 本章小结26

第3章 磨料浆体的流变特性研究28

3.1 磨料浆体的工艺性能分析28

3.1.1 造浆粘土的构造特点28

3.1.2 磨料浆体的工艺性能分析32

3.1.3 磨料浆体的稳定性35

3.2 磨料浆体的基本流变参数35

3.2.1 非牛顿流体的分类36

3.2.2 流变学概念37

3.2.3 磨料浆体射流的物质函数38

3.3 磨料浆体物质函数的测量方法及结果40

3.3.1 物质函数的测量目的40

3.3.2 流变测量仪及其测量原理40

3.3.3 磨料浆体物质函数的测量43

3.4 磨料浆体本构方程研究45

3.4.1 研究磨料浆体本构方程的必要性45

3.4.2 本构方程必须满足的原则46

3.4.3 纯粘性非牛顿流体的本构方程46

3.4.4 磨料浆体本构方程的确立47

3.5 本章小结52

第4章 磨料浆体射流流场离散方程的研究53

4.1 计算流体动力学概述53

4.1.1 计算流体动力学涵义53

4.1.2 计算流体力学的工作步骤54

4.1.3 计算流体动力学的特点55

4.2 磨料浆体射流流场控制方程的建立55

4.2.1 磨料浆体射流流场的控制方程56

4.2.2 磨料浆体射流流场控制方程的统一形式58

4.3 磨料浆体射流流场控制方程的离散59

4.3.1 常用的离散化方法60

4.3.2 有限体积法的基本思想和特点61

4.3.3 交错网格的建立62

4.3.4 磨料浆体射流流场离散方程的建立65

4.4 本章小结71

第5章 磨料浆体射流在喷嘴内流场的数值模拟72

5.1 边界条件的处理72

5.1.1 入口边界条件的处理72

5.1.2 壁面边界条件的处理74

5.2 磨料浆体射流流场离散方程组的数值计算76

5.2.1 流场数值计算的主要方法76

5.2.2 流场计算的SIMPLE算法78

5.2.3 基于SIMPLE算法的速度修正方程78

5.2.4 基于SIMPLE算法的压力修正方程80

5.2.5 SIMPLE算法的计算步骤81

5.3 磨料浆体射流离散方程组的解法83

5.3.1 TDMA算法83

5.3.2 TDMA算法在求解磨料浆体射流离散方程中的应用86

5.4 磨料浆体射流流场的数值模拟结果及分析87

5.5 本章小结90

第6章 磨料浆体射流切割性能研究91

6.1 概述91

6.2 磨料浆体射流切割能力研究92

6.2.1 正交实验法93

6.2.2 正交试验的步骤93

6.2.3 影响切割深度的因素正交试验分析95

6.2.4 磨料浆体射流切割深度建模研究106

6.2.5 切割深度模型的试验验证110

6.3 与前混合磨料水射流切割性能比较研究111

6.3.1 切割塑性材料的切割性能比较112

6.3.2 切割脆性材料的切割性能比较113

6.3.3 切割比能耗比较114

6.4 本章小结115

第7章 结论与展望116

7.1 课题研究成果116

7.1.1 理论研究成果116

7.1.2 应用研究成果117

7.1.3 本文创新点118

7.2 进一步研究方向119

7.3 本章小结120

参考文献121

攻读博士学位期间公开发表的论文134

攻读博士学位期间参加的科研项目136

攻读博士学位期间获得的专利137

图表清单138

致谢141