《表1 仿真分组设计：基于内冲液的电火花小孔加工间隙流场仿真研究》

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《基于内冲液的电火花小孔加工间隙流场仿真研究》

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根据现有试验设备，仿真条件选取放电电压为70V，峰值电流为2A，放电周期为40μs，其中脉宽和脉间都为20μs。加工工具电极为直径1mm的紫铜，工件采用TC4钛合金，工作液为去离子水。仿真主要使用FLUENT中的VOF模型来描述气泡生成这一过程，对于气泡的初始大小和压强，可通过观测到的气泡来推算。利用直径为1mm的紫铜电极在电火花加工设备上对钛合金板进行打孔试验，对加工中产生的气泡进行观测，如图2所示，可以看出在电火花加工微小孔时，不断有气泡产生，在上升过程中不断扩张并发生融合，观察发现气泡在水深为40mm时达到稳态，测量得此时气泡的直径为0.6mm。假设气泡内气体为理想气体，根据流体力学理论计算得到气泡的初始状态为直径0.04mm，压强为1.5×108Pa，通过二次开发功能将气泡的大小和压强赋予气相。参考文献[11]的研究成果，根据试验所采用的放电参数，在本研究中近似认为电蚀产物颗粒均为直径20μm的球形颗粒，通过试验测量每次脉冲放电两极材料所减少的质量，估算出每次脉冲放电会产生约30个电蚀产物Cu颗粒和12个TC4颗粒。假设放电有效率为50%，通过FLUENT中的DPM模型，利用二次开发功能在每两个放电周期内在底面加工间隙内随机产生42个颗粒和1个气泡，从而模拟出电蚀产物和气泡在间隙流场中不断生成的过程。仿真设计如表1所示，模拟在不同冲液速度和不同加工深度下中空内冲液下电蚀产物和气泡的分布状况。