微通道反应器沟槽底面的磨料水射流抛光研究

（上海理工大学 机械工程学院，上海 200093）

0 引言

微通道反应器是氢燃料电池制氢系统的核心元件之一，广泛应用于微加工技术，能采用精密铣削的方法制备完成［1］。微通道反应器分为微通道式［2］、微凸台阵列式［3］与多孔材料式［4］，微通道式压降小，内部催化剂载体为沟槽结构，微通道反应器中流体在进行化学反应时的流动均匀稳定性一定程度上取决于沟槽的几何精度和表面质量。沟槽底部精度的改善能使微反应器满足动态响应快、功率密度高的特点。因此，如何通过高效光整技术在保证几何精度的同时，进一步改善沟槽表面质量具有重要意义。

磨料水射流（Abrasive water jet，AWJ）抛光［5］作为一种精密加工技术，拥有无刀具磨损、加工柔性高、无热损伤、加工材料范围广、绿色环保等优势，FAEHNLE等［6-7］利用 SiC磨料对 BK7平面光学玻璃进行射流试验抛光，结果表明，BK7玻璃表面粗糙度RMS值由350 nm降到25 nm。HASHISH［8］采用磨料液体射流抛光金刚石薄膜，将金刚石薄膜从3 μm抛光到1.3 μm。李兆泽等［9］研究了磨粒射流抛光工艺参数对K9光学玻璃抛光效率和侵蚀形貌的影响。宋岳干等［10］对0Cr18Ni9Si不锈钢进行抛光，使得表面粗糙度Ra从 2.203 μm 减小到 1.195 μm。NIE 等［11］利用FLUENT中的RNG k-ε模型和SIMPLE算法对磨料水射流冲击壁面后的流场变化进行仿真分析，结果表面射流对壁面的冲击压力呈正态分布，冲击压力和靶距成反比。NGUYEN等［12］对固液两相射流冲击不锈钢的流场变化进行了模拟，在仿真模型中加入了材料磨损模型，得到了射流流场分布、磨损率和工件的冲蚀形貌。……