耦合空化效应的超声滚压系统流场结构优化设计

作者：郭永磊; 郑建新^*; 朱立新; 商映举; 邓瀚林

来源：表面技术, 2022, 51(03): 186-198.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.03.019

• 超声滚压
• 空化效应
• 气含率
• 结构优化

目的 实现耦合空化效应的超声滚压系统流场结构的优化，提升超声滚压加工质量。方法 首先，利用Fluent流场仿真软件模拟超声滚压加工流场空化情况，获取滚珠周边3个关键位置的气含率。其次，采用最优拉丁超立方方法进行实验设计，并以流场结构参数为优化变量，以3个关键位置气含率为优化目标，基于二阶响应面法建立气含率近似模型。然后，综合运用AHP和熵权法确定各个气含率的权重值，采用遗传算法NSGA-II对近似模型进行优化求解来获取最优流场结构参数。最后，对优化结构与初始结构下获得的气含率进行对比，验证优化结果。结果 基于20组最优拉丁超立方试验结果所构建的二阶响应面近似模型拟合度较好，3个关键位置气含率均在95%置信水平上均通过显著性检验。综合分析后，3个优化目标的权重分别为0.2791、0.2516和0.4692，获得的优化结构的3个关键位置气含率相较于初始结构分别提升了21.6%、156.4%、44.1%，效果明显。结论 优化后的流场结构可以应用在超声滚压加工系统中以提升加工过程中的空化效应。

• 单位
  河南理工大学