姚炳廷 杨胜强 郭 策 李秀红

(1 太原理工大学机械工程学院 太原 030024)

(2 精密加工山西省重点实验室 太原 030024)

0 引言

磁流变抛光液(Magnetorheological polishing fluid)作为一种新兴智能材料，其在磁场作用下具有可控的流变性[1−2]，被广泛应用于各种光学元件和脆硬性材料的加工中。磁流变抛光液在加工及存放过程中颗粒的凝聚和沉降[3]严重影响了加工效率，而且其配制中常用的机械搅拌方法难以将其充分混匀。超声搅拌利用空化效应产生冲击波和微射流能从微米级别冲击团聚物[4]。然而，超声空化效应与液体介质的声场分布密切相关。超声场的分布情况可通过理论计算和实验测量两种途径实现[5]。由于目前实验研究主要解决声场的定性问题，而声场参数的测定及定量研究较为困难，因此人们尝试运用如计算流体动力学法、有限元法、时域有限差分法等进行声场的数值模拟研究[6−10]。声场的仿真结果可以间接地反映液体中的空化效应[6]。容器的几何形状和变幅杆的位置对容器内的声压分布有显著的影响[11]。不同液体介质中声屏蔽效应的强弱也不同[12]。目前声场研究的液体介质多为水，对不同液体介质中声场的研究还不完善，并且由于声场测量实验条件的限制，要达到实际应用需继续进行该方面的研究工作。本文对20 kHz 超声作用下磁流变抛光液中的声场分布进行了模拟计算，分析了磁流变抛光液超声分散过程中变幅杆没入深度、容器大小对抛光液声场分布的影响，并对超声功率与抛光液中空化区域的关系进行了研究，通过声强测量试验验证了模拟结果的可靠性。……