[发明专利]一种液氮低温车削刀具温度场建模方法

权利要求书

1.一种液氮低温车削刀具温度场建模方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一

分析液氮低温冷却流体物理模型，建立刀具表面对流传热系数的数学模型；对液氮喷射过程刀具表面附近的流体运动规律进行分析，定义流动边界层和热边界层，建立特征数方程式并确定量纲，通过对对流传热系数影响因素的分析，建立并求解守恒方程，得出考虑气、液相比例之后的刀具对流传热系数h的加权表达式：

式中，η_i—权重因子，可由液氮喷射过程气、液相比例确定；h_i—不同状态下氮相对流传热系数；

步骤二

选取刀具材料和工件材料进行液氮板材喷射实验，获取液氮冷却实验温度数据；

步骤三

采用CFD模型进行液氮冷却流体仿真，获取液氮冷却仿真温度数据；

步骤四

对比液氮冷却实验温度数据和仿真温度数据，调整CFD模型中流体气、液相比例，使仿真值与实验值一致，确定对流传热系数；

步骤五

利用所得对流传热系数进行液氮低温车削刀具温度场有限元仿真并进行实验验证。

2.根据权利要求1所述的一种液氮低温车削刀具温度场建模方法，其特征在于通过液氮喷射实验和CFD模型相结合的实验建模方法，确定液氮喷射过程气、液相比例，最终确定刀具表面对流传热系数h值。

3.根据权利要求1所述的一种液氮低温车削刀具温度场建模方法，其特征在于利用所得对流传热系数对液氮低温冷却切削温度进行有限元仿真，同时进行液氮低温切削实验并测量切削温度，进行对比分析，实现液氮低温车削刀具温度场建模仿真结果的验证。