电解加工技术具备可加工各种难切削金属材料、无机械切削力等独特的优点,是航空航天发动机叶片型面、整体叶盘、炮管膛线、深小孔和异形槽等领域的主要加工手段。然而,电解加工复杂的工艺过程和较低的成形精度,给钛合金等难切削材料、复杂形状工件的制造增加了难度。因此,根据电解加工中电场、流场、温度场和结构场的相互作用关系,对多物理场耦合模型和影响加工精度的工艺参数进行深入系统的研究,实现工艺参数优化、提高电解加工精度是十分必要的。本文基于气液两相流理论对型面电解加工多场耦合模型及工艺参数优化的若干问题进行了深入的分析和研究,主要研究内容包括了以下几个方面:(1)计算了电解液中的气泡率。分析了电解加工中氢气产生的过程及其在加工间隙中的运动特性,基于气液两相流理论和Euler-Euler双流体模型,建立了电解加工气液两相流模型,通过设置边界条件,求解了湍流电解液中气泡率的二维分布。(2)计算了加工间隙中电解液的温度分布。考虑边界层较低流速对传热的显著影响,提出了用SST模型计算湍流电解液速度分布,同时计及了气泡对电解液密度和热导率的影响,通过分析电解加工过程中产生的热量及其传递过程,建立了电解加工温度场模型,求解对流-传热方程,得到了电解液温度的二维分布规律。(3)提出了一种基于气液两相流的电解加工多物理场耦合模型和弱耦合迭代求解耦合模型的方法。分析了电解加工过程中电场、气液两相流场、温度场和结构场之间的作用关系,计算了加工间隙中受温度和气泡率影响的电导率分布、受电导率影响的电流密度分布,以及随电流密度改变的产热量和氢气通量。采用弱耦合迭代法求解了加工过程中各物理量的瞬时值,在此基础上,计算阳极在每个步长上的溶解量,移动阳极网格形成新的工件轮廓,循环计算直到加工结束,从而可以预测工件阳极轮廓。(4)搭建了电解加工试验平台,对不同加工工艺参数的平面电极电解加工进行了试验研究。设计了温度检测系统,测量了电解加工过程中入口和出口处电解液的温度,以及工件上采样点的温度。基于气液两相流多场耦合模型,对平面电极电解加工过程进行了仿真研究,对比仿真与试验中电解液温度、工件上采样点温度和加工后工件轮廓尺寸,检验了多场耦合模型的有效性。(5)考虑气泡率对电解液电导率的影响,分析了工艺参数与阳极表面电流密度分布之间的规律。基于所建立的气液两相流电解加工多物理场耦合模型,分析了加工电压、进给速度、电解液流速和出口压力四个工艺参数对阳极表面电流密度的影响规律。选择不同流速和出口压力,进行了叶片叶盆型面电解加工试验,对比了平衡加工间隙的分布规律与理想间隙中阳极表面电流密度的分布规律。(6)基于所建立的气液两相流电解加工多物理场耦合模型,对型面电解加工的工艺参数进行了优化。选择型面电解加工的效率和加工精度为优化目标,选择加工电压、进给速度、电解液流速和出口压力四个工艺参数为优化参数,基于多场耦合模型,建立以阳极表面电流密度的平均值和标准差为多目标的优化模型,确定约束条件,对比了枚举法和粒子群算法的优化结果,用优化的工艺参数电解加工叶盆型面,检验了优化模型的有效性。