為了滿足慣性約束聚變、空間觀測(cè)、航空航天等科學(xué)工程中對(duì)光學(xué)元件加工效率、制造精度的要求,光學(xué)加工領(lǐng)域發(fā)展了許多超光滑表面加工技術(shù),諸如離子束加工、磁流變拋光以及氣囊拋光等。作為一種基于化學(xué)反應(yīng)的新型加工方式,大氣等離子體加工技術(shù)通過激發(fā)活性粒子與元件表面進(jìn)行反應(yīng)實(shí)現(xiàn)材料去除,具有加工效率高、不產(chǎn)生損傷層以及成本低等優(yōu)勢(shì)。目前,大氣等離子體源具有諸多種類,包括容性耦合等離子體、感應(yīng)耦合等離子體等。相較于前者,一方面,感應(yīng)耦合等離子體的激發(fā)可以避免電極污染,且形成的等離子體射流能量高,材料去除率可以大大提升。另一方面,等離子體射流的高溫高焓特性引發(fā)的熱影響又制約著光學(xué)元件的高精度加工。基于傳熱理論,本文對(duì)元件溫度場(chǎng)依次開展了模型建立、仿真分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等各個(gè)方面的研究,隨后通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)了熱影響規(guī)律,以實(shí)現(xiàn)保形加工為目標(biāo),結(jié)合仿真進(jìn)行參數(shù)控制,從而給出避免熱影響的有效方法。首先,以廣義低溫等離子體加工中的能量平衡為基礎(chǔ),選擇合適的邊界條件,建立了射流加工中的傳熱模型;通過FLUENT有限元分析軟件,結(jié)合流場(chǎng)傳熱理論,對(duì)元件表面射流特性進(jìn)行了分析;開展穩(wěn)態(tài)測(cè)溫實(shí)驗(yàn),完成了不同加工條件下元件表面... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究目的及意義
    1.3 大氣壓等離子體加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.3.1 等離子體射流加工
        1.3.2 反應(yīng)原子等離子體加工技術(shù)
        1.3.3 大氣等離子體加工技術(shù)
    1.4 大氣壓等離子體加工中溫度與熱問題的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 等離子體射流加工中傳熱模型的建立
    2.1 引言
    2.2 等離子體射流加工中的能量平衡與傳熱分析
        2.2.1 廣義低溫等離子體加工中的能量平衡
        2.2.2 大氣感應(yīng)耦合等離子體射流加工中元件的傳熱過程
    2.3 基于FLUENT的元件表面流場(chǎng)與溫度場(chǎng)仿真研究
        2.3.1 基于FLUENT的等離子體射流仿真理論基礎(chǔ)
        2.3.2 射流作用下元件表面的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分析
    2.4 元件表面射流熱流密度的標(biāo)定
        2.4.1 等離子體射流作用下元件表面溫度的實(shí)驗(yàn)測(cè)定
        2.4.2 等離子體射流作用下元件表面熱流密度的標(biāo)定
    2.5 本章小結(jié)
第3章 射流加工參數(shù)對(duì)元件溫度場(chǎng)的影響研究
    3.1 引言
    3.2 基于COMSOL的元件溫度場(chǎng)瞬態(tài)仿真分析
    3.3 射流加工中不同參數(shù)對(duì)元件溫度場(chǎng)的影響分析
        3.3.1 元件尺寸對(duì)溫度的影響
        3.3.2 運(yùn)動(dòng)速度對(duì)溫度的影響
        3.3.3 柵距對(duì)溫度的影響
    3.4 改善元件溫度場(chǎng)仿真分析
        3.4.1 增加水冷工作臺(tái)
        3.4.2 添加犧牲片
    3.5 本章小結(jié)
第4章 保形加工中的熱影響以及對(duì)策研究
    4.1 引言
    4.2 射流作用下的動(dòng)態(tài)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)以及模型驗(yàn)證
        4.2.1 射流作用下的元件表面動(dòng)態(tài)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)
        4.2.2 傳熱模型的驗(yàn)證以及誤差分析
    4.3 射流作用下的熱影響實(shí)驗(yàn)研究
        4.3.1 射流作用下溫度對(duì)于元件面形的熱影響
        4.3.2 射流作用下溫度對(duì)于去除速率的熱影響
    4.4 大氣等離子體射流保形加工中的熱影響原因分析
    4.5 熱影響對(duì)策以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.5.1 基于參數(shù)控制的熱影響對(duì)策分析
        4.5.2 熱影響預(yù)測(cè)以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光學(xué)材料拋光亞表面損傷檢測(cè)及材料去除機(jī)理[J]. 王卓,吳宇列,戴一帆,李圣怡,魯?shù)馒P,徐惠赟.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(02)
[2]輻射測(cè)溫技術(shù)綜述[J]. 王文革.  宇航計(jì)測(cè)技術(shù). 2005(04)

博士論文
[1]大氣感應(yīng)耦合等離子體射流特性與加工表面演變機(jī)理研究[D]. 辛強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]大氣等離子體去除熔石英損傷層過程中表面形成機(jī)理研究[D]. 金會(huì)良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]大氣等離子體射流炬設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 蘇星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]硅基材料的電感耦合等離子體射流加工技術(shù)研究[D]. 金江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]大氣等離子體加工熔石英材料過程的若干影響因素研究[D]. 王東方.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[4]計(jì)算機(jī)控制大氣等離子體光學(xué)加工方法研究[D]. 賀啟強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3655085