[发明专利]一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法，所述抛光装置包括：机架；涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔；锥形收缩腔；出流管，所述出流管的下端设置有多个放置槽，放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动。本发明涉及的抛光方法结合了涡流空化效应、芬顿反应以及磁流变效应，能够达到更好的抛光效果，所设计的基于涡流空化的化学磁流变抛光装置可较好地实现本发明中涉及的抛光方法。

技术领域

本发明涉及属于磁流变的应用领域，尤其涉及一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法。

背景技术

空化现象发生于流体压力低于其饱和蒸气压区域，压力升高将促使空化泡溃灭并产生瞬时高温、高压、强冲击波和高速微射流等极端物理环境。声空化和水力空化是较为常见的空化方法，但声空化范围小，且空泡不会随流体发生整体迁移运动；文丘里管和孔板是常用的两种水力空化装置，在污水处理等领域应用广泛。Gogate等将水力空化与芬顿、光芬顿、光解和光催化四种方法协同以降解有害物，结果表明水力空化和芬顿反应的协同效果最佳。Rajoriya研究水力空化与Fe²⁺、H₂O₂、O₃等氧化剂结合后对活性蓝13的降解发现，空化与Fe²⁺相互作用后增加了溶液中的·OH，提高了污染物的降解率。上述研究结果表明，空化泡在溃灭时产生的极端物理环境促使了水分子裂解，提高了芬顿反应中·OH的产率。但受文丘里管和孔板结构限制，空化泡群的运动受射流驱动而逐渐发散，导致空化泡群不能形成良好的聚焦，降低了空化泡到达目标面域的浓度。

涡流空化是另一种典型的水力空化技术，利用液体在旋流腔内高速旋转运动而形成空间漩涡，漩涡中心为低压区，当该区域压力低于抛光液的饱和蒸气压而产生空化。通过调控入口速度、压力和抛光液的流变特性等参数可实现涡流空化强度的调控。空化泡群能够在中心漩涡的牵引下发生迁移，具有较为准直的输运轨迹(即聚束稳定性)，减少空化泡群的发散。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法，结合了涡流空化效应、芬顿反应和磁流变效应，能够达到更好的抛光效果。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括：

机架；

涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔，在所述汇流腔的顶部设置有入流口，抛光液从所述入流口进入；锥形收缩腔，上端与所述汇流腔连通，汇流腔与所述锥形收缩腔同轴设置，所述锥形收缩腔的靠近下端的部分从上到下直径逐渐缩小；出流管，其上端与所述锥形收缩腔的下端连通，所述出流管的下端设置有多个放置槽，多个放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；

集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；

工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动。

优选地，所述汇流腔和锥形收缩腔采用引流管连通，所述引流管具有多个，每个引流管的上端与所述汇流腔连通，下端与所述锥形收缩腔连通，汇流腔中的抛光液从引流管进入到锥形收缩腔中，每个引流管的轴线倾斜设置且多个引流管的轴线与汇流腔的轴线的夹角相同，俯视观察时，多个引流管的上端和下端均位于同一圆周上且该圆周的圆心位于所述汇流腔的轴线上。

优选地，在所述汇流腔内设置有引导柱，所述引导柱的轴线与所述入流口的轴线共线，所述引导柱的上端呈锥形。