流体流:几分钟内光滑的光学表面

2013年2月11日

超精确的光学组件需要无瑕疵的表面,这通常无法通过磨削这些组件的加工过程来实现。流体喷射抛光(FJP)是Zeeko Ltd开发的一项新技术,以取代通常需要的手工抛光。在Comsol的帮助下,Zeeko能够创建一种产品,该产品仅在十分钟而不是一整天内抛光光学组件,而没有波形。

喷射抛光:一种更有效的光滑表面平滑方法

太空望远镜,骨科接头和数码相机有什么共同点?它们都是需要许多精确过程的乐动体育app无法登录产品,包括铣削,研磨,抛光和整理。这些产品必须乐动体育app无法登录具有完全光滑的表面,在某些情况下只有几纳米的斑点,可以接受。到目前为止,需要手工完成艰苦的完成过程。Zeeko Ltd是一家希望使用流体喷射抛光来改善此过程的公司。在FJP期间,将水和称为浆料的磨料混合物通过喷嘴将其泵入工件。该技术具有许多优势,但由于一个重要因素而无法充分利用:FJP施加了具有显着波形模式的饰面,从而降低了光学设备的可操作性。该系统需要将这些图案的大小从10 nm的大小切割到尽可能接近1 nm的系统。

多相建模

为了解决这个问题,Zeeko的Anthony Beaucamp博士转向Comsol多物理学。他想模拟流体空气界面并追踪单个磨料颗粒。首先,将K-ω湍流模型与级别相田CFD模块中的方法,他制作了一系列的快照,描绘了从喷嘴流出的浆料,影响表面然后流离消失(下图)。

浆液的光学表面模拟
模拟的快照:浆液(红色),空气(蓝色)和流线(白色)。

之后,他使用了粒子追踪模块考虑在浆料中的单个颗粒上考虑拖动。Beaucamp博士使用这两个模型的结果模拟了进料泵对系统施加的效果。泵引起的流体压力的较小变化产生了波浪状。然后,他包括一个反馈控制循环,并能够为系统增加压力稳定性,请参阅蓝色的红色的下图中的线。

压力稳定性
压力稳定性(红色曲线)和没有(蓝色曲线)反馈回路。

多物理学建模有助于Zeeko节省制造公司的时间

模型结果用于计算浆液递送系统的最佳条件。结果表明,波浪感从12.5 nm降至1.2 nm,表明成功和开发设备的行动。制造公司现在使用Zeeko技术来完成其产品,这一过程需要十分钟,而不是一整天。乐动体育app无法登录

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