技術(shù)特征：

1.一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)建立仿形流道；在類人工關(guān)節(jié)件外套裝玻璃約束構(gòu)件，玻璃約束構(gòu)件的內(nèi)表面與類人工關(guān)節(jié)件的曲面表面形成厚度均勻的仿形流道，玻璃約束構(gòu)件由壁厚相同的玻璃材料制成，玻璃約束構(gòu)件的兩端分別設(shè)有仿形流道入口和仿形流道出口，類人工關(guān)節(jié)件的被加工曲面成為仿形流道壁面的一部分，由仿形流道入口向仿形流道內(nèi)通入磨粒流，使磨粒流以湍流狀態(tài)進(jìn)入仿形流道中，通過磨粒流中磨粒的無序運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)類人工關(guān)節(jié)件表面的加工；

2)建立磨粒流的仿真模型；對仿形流道內(nèi)的磨粒流進(jìn)行流體仿真，通過流體仿真軟件仿真出常溫下磨粒流加工過程中，磨粒流流場的溫度分布情況；

3)基于磨粒流的湍動能以及湍動能的沿程損失和局部損失計算出仿形流道所需要的溫度補(bǔ)償曲線：

4)結(jié)合仿真模型得到磨粒流流道中的溫度曲線；

5)計算所需要的加熱溫度曲線：計算方法為將溫度補(bǔ)償曲線中的補(bǔ)償溫度減去磨粒流流道中溫度曲線的溫度；

6)將仿形流道均分N段，N的范圍為10～30；

7)在仿形流道的側(cè)面安裝支撐架，仿形流道均分的每一段上均設(shè)置一個電磁波加熱源，并將這些電磁波加熱源固定在支撐架上，且所有電磁波加熱源均正對仿形流道；

8)根據(jù)步驟5)中的加熱溫度曲線調(diào)節(jié)每個電磁波加熱源所對應(yīng)的工作效率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：溫度補(bǔ)償函數(shù)的計算方法如下：

a)確定仿形流道內(nèi)的磨粒流湍動能計算公式：

仿形流道內(nèi)磨粒流的湍動能h與湍流強(qiáng)度I的關(guān)系式，其計算公式為：

$h=\frac{3}{2}{\left(uI\right)}^2,$

式中，u為磨粒流的平均速度，I為磨粒流的湍流強(qiáng)度，其中磨粒流的湍流強(qiáng)度I的計算公式為：

$I=0.16{R_e}^{-\frac{1}{8}},$

式中，Re為磨粒流的雷諾系數(shù)，Re的計算公式為：

$R_e=\frac{\mathrm{\ρ}ud}{\mathrm{\μ}},$

式中，ρ為磨粒流的密度，d為水力直徑，μ為磨粒流的粘度，μ的計算公式為如下：

$\mathrm{\μ}=\frac{0.01779}{1+0.03368t+0.0002110t^2},$

式中，t為磨粒流的溫度；

將雷諾系數(shù)Re的計算公式和粘度μ的計算公式代入湍流強(qiáng)度I的計算公式中，得到湍流強(qiáng)度I的公式計算如下：

$I=0.09669\mathrm{\ρ}ud{(1+0.03368t+0.0002110t^2)}^{-\frac{1}{8}},$

將湍流強(qiáng)度I的公式代入湍動能h的公式中，得到湍動能的計算公式如下：

$h=0.01402u^4{\mathrm{\ρ}}^2{d}^2{(1+0.03368t+0.002110t^2)}^{-\frac{1}{4}};$

b)確定沿程損失：湍動能的沿程損失為需要克服摩擦阻力而損耗的湍動能，此摩擦阻力主要是流體與管壁及流體本身的內(nèi)部摩擦組成；沿程損失與長度、粗糙度及流速的平方成正比，而與管徑成反比，采用達(dá)西一維斯巴赫公式計算，因此磨粒流湍流動能的沿程損失h₁的計算公式為：

$h_l=\mathrm{\λ}\frac{{\mathrm{lu}}^2}{R8g},$

式中，R—非圓管的水力半徑；λ為阻力系數(shù)，λ的計算公式為：

$\mathrm{\λ}=\frac{0.316}{{R_e}^{0.25}},$

c)確定局部損失：湍動能的局部損失為磨粒流湍流在彎頭處進(jìn)行方向變化而損耗的湍動能h_s，h_s的計算公式為：

$h_s=\mathrm{\ξ}\frac{u^2}{2g}=k\frac{\mathrm{\θ}}{90}\frac{u^2}{2g}=\[1.31+0.159{\left(\frac{d}{k}\right)}^{3.5}\]\frac{\mathrm{\θ}}{90}\frac{u^2}{2g},$

式中，ξ為局部阻力系數(shù)，θ為彎管過渡角，d為彎管水力直徑，k為彎管中線曲率半徑，θ的計算公式為：

$\mathrm{\θ}=\frac{l}{k},$

d)確定溫度補(bǔ)償函數(shù)：

設(shè)常溫為t₀時，湍動能計算公式h₀為：

$h_0=0.01402u^4{\mathrm{\ρ}}^2{d}^2{(1+0.03368t_0+0.002110{t_0}^2)}^{-\frac{1}{4}},$

設(shè)補(bǔ)償溫度后磨粒流溫度為t_n，此時的湍動能h_n為：

$h_n=0.01402u^4{\mathrm{\ρ}}^2{d}^2{(1+0.03368t_n+0.002110{t_n}^2)}^{-\frac{1}{4}},$

則湍動能的差值為△h＝h_n-h₀，為了保證加工的均勻性，令△h＝0，根據(jù)此等式建立溫度與加工路徑的關(guān)系式如下：

$\begin{array}{c}0.01402u^4{\mathrm{\ρ}}^2{d}^2\[{(1+0.03368t_0+0.002110{t_0}^2)}^{-\frac{1}{4}}-{(1+0.03368t_n+0.002110{t_n}^2)}^{-\frac{1}{4}}\]\\ -\[1.31+0.159{\left(\frac{d}{k}\right)}^{3.5}\]\frac{\mathrm{\θ}}{90}\frac{u^2}{2g}=0\end{array},$

設(shè)常溫為24℃，由此轉(zhuǎn)換得到根據(jù)加工路徑變化后的溫度變化，即溫度補(bǔ)償函數(shù)T，其計算公式為：

$T=2262.4\×{(0.00018814l^{\frac{4}{3}}+1.641)}^{\frac{1}{2}}-\mathrm{76.199.}$

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：步驟3)中溫度補(bǔ)償曲線T_c的公式如下：

T_c＝29.9998+1.25×10^-5l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：步驟4)中加熱溫度曲線的公式如下：

$T_{\mathrm{\Δ}}=2262.4\×{(0.00018814l^{\frac{4}{3}}+1.641)}^{\frac{1}{2}}-106.1988-1.25\×{10}^{-5}l.$

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：步驟6)中N的最佳數(shù)量為20。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：通過電磁波加熱源的電磁波波長來控制電磁波加熱源的補(bǔ)償溫度，電磁波加熱源的強(qiáng)度由加熱溫度曲線確定，根據(jù)人工關(guān)節(jié)的尺寸、種類和加工條件，計算出不同的湍動能的加熱溫度曲線，并根據(jù)加熱溫度曲線對每個電磁波加熱源進(jìn)行控制，該過程通過計算機(jī)來執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)湍動能的補(bǔ)償。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類人工關(guān)節(jié)件湍流加工過程中磨粒流的升溫方法，其特征在于：仿形流道的側(cè)面還設(shè)有溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置正對玻璃約束構(gòu)件并用于檢測仿形流道內(nèi)溫度分布情況，所述溫度檢測裝置與電磁波控制器電連接。