伴随现代科学技术的发展,光学元器件被广泛使用,所以光学材料表面实现超光滑加工变得越来越重要。为解决传统磨粒流抛光效率相对较低的问题,提出了水力空化气液固三相磨粒流抛光方法。该方法利用异形文丘里管结构产生空化效应,空化产生的微射流加速磨粒与工件的碰撞,从而提高磨粒流抛光效率。本文主要完成的工作如下:(1)理论研究:在课题组原有将气泡直接通入软性磨粒流形成气液固三相磨粒流基础上,分析空化产生的机理,尝试将常规文丘里管的结构进行改造,改造后的异形文丘里管自发空化产生气泡,利用气泡溃灭效应提高材料去除。(2)数值分析:基于mixture多相流计算方法,利用realize k-ε湍流模型和Singhl空化模型,建立了气液两相流流体空化力学模型,通过数值模拟计算结果验证了本文所提空化结构的可行性,并明确了流场特性和空化特性,获得优化结构尺寸,即本文中的角度α取55°,L_B尺寸取0.9mm,L_C尺寸取1.0mm。(3)实验平台设计:基于异形文丘里管的结构特点,设计了相对应的机械结构,建立了整套全自动循环的气液固三相磨粒流加工实验平台,包括管道的稳定性与安全性强度方面的校核分析。根据数值模拟结果,对流速进行控制,设计了模糊PID控制系统,在实验中验证了水力空化气液固三相磨粒流能对工件进行有效加工,且通过增大流速能加大空化区域的占比。本文提出的异形文丘里管空化结构能很好的解决材料去除问题,并验证了水力空化气液固三相磨粒流抛光技术对光学材料表面超光滑处理的可行性,该技术具有广泛应用前景。