Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В настоящее время технологии ультраструйной обработки (УСО) находят широкое применение как в машиностроительных, так и в других отраслях промышленности. На сегодняшний день к новым областям применения ультраструйной технологии, основанной на известном гидроабразивном резании материалов, можно отнести следующие: ультраструйная диагностика металлов, керамики, композиционных материалов, обработка (стерилизация) жидкости, а также диспергирование гидротехнологических сред [1].
Осуществляется поиск все новых областей применения. Так, кафедра СМ-12 МГТУ им. Н.Э. Баумана запланировала серию теоретически и экспериментальных работ, направленных на оценку возможности пропитки материалов спреем. Сейчас задача ставится исходя общих представлений и в данной статье мы не будем говорить о конкретизации технологических идей и потенциально решаемых практических вопросов. Будем исходить из того, что пропитка должна обеспечить максимальную площадь контакта с мишенью. В качестве мишени может рассматриваться, например, ткань, натянутая и установленная в рамку, как показано на расчетной схеме.
Путем предварительного математического моделирования процесса можно оптимизировать параметры гидросуспензии и условия воздействия струи с поверхностью обрабатываемых деталей, прежде всего, по критерию максимальной площади покрытия ткани спреем [2].
В настоящей работе при моделировании учитываются и рассматриваются такие параметры как плотность гидросуспензии, диаметр ультраструи, ее скорость и угол встречи с лицевой поверхностью обрабатываемой заготовки, а также физико-механические характеристики поверхности обрабатываемого материала (ткань) [2].
Целью настоящей работы является разработка практических рекомендаций повышения эффективности обработки методом ультраструйного спрееобразования. Поставленная задача решалась численно посредством поэтапного моделирования процесса с использованием уравнений механики сплошной среды в среде программного комплекса ANSYS Autodyn (License Number: 339001) [3].
Теоретическая часть
Для исследования рассматриваемой технологии ультраструйного спрееобразования поверхности будем использовать параметрическую схему.
Параметрическая схема изучаемого процесса включает ультраструю диаметром d, вытекающую из фокусирующего сопла со скоростью V под углом α к твердотельной мишени. После удара ультраструи о поверхность мишени формируется облако спрея, которое направляется в сторону пропитываемого образца. В процессе исследования варьировался угол встречи струи с заготовкой α = 0°, 30°, 45°, 60° и скорость ультраструи с = 0,6, 0,8, 1 км/с, ρс = 1,0 г/см3 [4].
Для решения поставленной задачи необходимо также задать начальные и граничные условия. Для этого будем полагать, что скорость струи в начальный момент времени определяется величиной V = 0,8 км/с, принятой в расчетах постоянной величиной. Граничные условия для рассматриваемой задачи в рамках параметрической схемы можно разбить на две группы. А именно: на границе раздела двух взаимодействующих между собой сред (вода–заготовка) при наличии контакта всегда выполняется равенство нормальных напряжений и условие непротекания [4].
Поставленная пространственная задача решалась численно методом SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) в среде Ansys Autodyn и
представлены для одного и того же времениt = 30 с [4].
Интерес представляет не сам процесс взаимодействия ультраструи и поверхности мишени, а результат — пропитка спреем тканевого материалы преграды.
Следует отметить, что результаты моделирования позволяют выделить как площадь контакта, так и рассчитать то количество частиц, которые вступили во взаимодействие с тканевой мишенью.
