基于CFD流体分析技术的茶叶清洗机压力管道设计与优化
发布时间：2021-06-08 16:38
结合流体力学相关基础理论,借助CFD流体分析计算仿真软件,采用数值模拟方法对茶叶清洗机压力管道速度场、压力场等特性进行研究;通过对比三种不同尺寸的循环管道,获得不同尺寸对循环管道的压力场分布的影响规律,研究结果为后续设计与优化提供了基本参考依据,同时借助于计算机辅助分析软件,大大提高了设计效率,目前本设计结果已经应用于企业实际产品中。
【文章来源】：保山学院学报. 2019,38(05)
【文章页数】：4 页
【图文】：
茶叶清洗机整体设计方案图
第38卷·第5期保山学院学报2019年10月图2茶叶清洗机部件图在整个空间坐标系的连续性方程为坠Vx坠x+坠Vy坠y+坠Vz坠z=0（1）式中，Vx、Vy、Vz分别为速度在x、y、z方向的分量。将管道中流动的水看作一个不可压缩的流体，在管道内部的流速作为湍流来运动，按照湍流方程来计算出管道内部水的流动状态，具体计算如下，坠坠t(ρk)+坠坠xi(ρkμt)=坠坠xjμ+μtσk!"坠k坠xi#$+Gk+Gb-ρε-YM+Sk（2）坠坠t(ρε)+坠坠xi(ρεμt)=坠坠xjμ+μtσε!"坠ε坠xi%&+G1εεk(Gk+G3εGh)-G2ερε2k+Sk（3）式中，ρ-流体的密度；μ-流体的动力粘度。水管的具体设计方案见图4所示。根据实际设计与使用情况，选择直径（d）分别为10mm，20mm，30mm；水流为正常流速。三维CFD分析模型见图5所示，分析发现模型网格的总数为77759，计算迭代次数为112。3计算结果分析3.1管径对管道压力及流分析边界条件：分析的计算域为整个管道内部的流体区域，流体出口速度为1m/s，出口静压力为1个大气压。管道内部的流动介质为水，工作温度为常温，管道内壁采用无滑移的壁面，是因为管道内壁会受到运动过程中的影响呈现出的不同流速，结果如图6及图7所示。为了更好地分析比较，管径d分别选择为10mm，20mm，30mm，在入口的静压力为202.65kPa，出口速度为1m/s的条件下，管道内部的压力情况如图6所示。可以看出，随着管道直径的增加，管道相对应的压力逐渐变大，总压力在入口时最大为202.65kPa。随着水在管道内部的流动，压力逐渐减小，但在管道的转弯处压力会有明显提高。
?缤?及图7所示。为了更好地分析比较，管径d分别选择为10mm，20mm，30mm，在入口的静压力为202.65kPa，出口速度为1m/s的条件下，管道内部的压力情况如图6所示。可以看出，随着管道直径的增加，管道相对应的压力逐渐变大，总压力在入口时最大为202.65kPa。随着水在管道内部的流动，压力逐渐减小，但在管道的转弯处压力会有明显提高。在管道为30mm处时，管道压力的变化最大，管道压力迅速减校在管道拐弯10mm处，管道内部内部压力为132.431kPa，20mm处为104.801kPa，30mm处最小，为94.339kPa。相应的对照组10mm，图3茶叶清洗机三维模型图图4茶叶清洗机管道图三维模型图5茶叶清洗机管道分析网格图图7不同管径内部速度云图a30mm管道b20mm管道c10mm管道d管道的整体分析图6不同管径内部压力云图a30mm管道b20mm管道c10mm管道d管道的整体分析静压（Pa）表面图1：等高线流动迹线1静压（Pa）流动迹线1静压（Pa）流动迹线128--
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pro/E的茶叶双锅曲毫炒干机的虚拟装配设计[J]. 王倩,李尚庆,范阳阳,张小福. 农机化研究. 2013(05)
[2]基于有限元分析的茶叶压扁机的关键零部件设计方案[J]. 孟亚婷. 安徽农业科学. 2013(11)
[3]茶叶机械发展的历史道路[J]. 岳鹏翔,陈椽. 茶叶机械杂志. 1994(02)
本文编号：3218799
【文章来源】：保山学院学报. 2019,38(05)
【文章页数】：4 页
【图文】：
茶叶清洗机整体设计方案图
第38卷·第5期保山学院学报2019年10月图2茶叶清洗机部件图在整个空间坐标系的连续性方程为坠Vx坠x+坠Vy坠y+坠Vz坠z=0（1）式中，Vx、Vy、Vz分别为速度在x、y、z方向的分量。将管道中流动的水看作一个不可压缩的流体，在管道内部的流速作为湍流来运动，按照湍流方程来计算出管道内部水的流动状态，具体计算如下，坠坠t(ρk)+坠坠xi(ρkμt)=坠坠xjμ+μtσk!"坠k坠xi#$+Gk+Gb-ρε-YM+Sk（2）坠坠t(ρε)+坠坠xi(ρεμt)=坠坠xjμ+μtσε!"坠ε坠xi%&+G1εεk(Gk+G3εGh)-G2ερε2k+Sk（3）式中，ρ-流体的密度；μ-流体的动力粘度。水管的具体设计方案见图4所示。根据实际设计与使用情况，选择直径（d）分别为10mm，20mm，30mm；水流为正常流速。三维CFD分析模型见图5所示，分析发现模型网格的总数为77759，计算迭代次数为112。3计算结果分析3.1管径对管道压力及流分析边界条件：分析的计算域为整个管道内部的流体区域，流体出口速度为1m/s，出口静压力为1个大气压。管道内部的流动介质为水，工作温度为常温，管道内壁采用无滑移的壁面，是因为管道内壁会受到运动过程中的影响呈现出的不同流速，结果如图6及图7所示。为了更好地分析比较，管径d分别选择为10mm，20mm，30mm，在入口的静压力为202.65kPa，出口速度为1m/s的条件下，管道内部的压力情况如图6所示。可以看出，随着管道直径的增加，管道相对应的压力逐渐变大，总压力在入口时最大为202.65kPa。随着水在管道内部的流动，压力逐渐减小，但在管道的转弯处压力会有明显提高。
?缤?及图7所示。为了更好地分析比较，管径d分别选择为10mm，20mm，30mm，在入口的静压力为202.65kPa，出口速度为1m/s的条件下，管道内部的压力情况如图6所示。可以看出，随着管道直径的增加，管道相对应的压力逐渐变大，总压力在入口时最大为202.65kPa。随着水在管道内部的流动，压力逐渐减小，但在管道的转弯处压力会有明显提高。在管道为30mm处时，管道压力的变化最大，管道压力迅速减校在管道拐弯10mm处，管道内部内部压力为132.431kPa，20mm处为104.801kPa，30mm处最小，为94.339kPa。相应的对照组10mm，图3茶叶清洗机三维模型图图4茶叶清洗机管道图三维模型图5茶叶清洗机管道分析网格图图7不同管径内部速度云图a30mm管道b20mm管道c10mm管道d管道的整体分析图6不同管径内部压力云图a30mm管道b20mm管道c10mm管道d管道的整体分析静压（Pa）表面图1：等高线流动迹线1静压（Pa）流动迹线1静压（Pa）流动迹线128--
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Pro/E的茶叶双锅曲毫炒干机的虚拟装配设计[J]. 王倩,李尚庆,范阳阳,张小福. 农机化研究. 2013(05)
[2]基于有限元分析的茶叶压扁机的关键零部件设计方案[J]. 孟亚婷. 安徽农业科学. 2013(11)
[3]茶叶机械发展的历史道路[J]. 岳鹏翔,陈椽. 茶叶机械杂志. 1994(02)
本文编号：3218799
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