高灰尘环境下空气滤清器的优化设计

发布时间：2017-08-04 18:26

  本文关键词：高灰尘环境下空气滤清器的优化设计

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【摘要】：空气滤清器是车辆发动机进气系统的必备部件之一,主要作用是滤除进入发动机进气系统中的灰尘和杂质,为发动机提供清洁干净的新鲜空气,空气滤清器性能的好坏就直接影响发动机的输出功率和使用寿命。矿用车辆由于使用环境恶劣,空气中灰尘浓度很大。因此,如何最大可能的降低空气滤清的空气阻力损失并提高矿用车辆空气滤清器的过滤杂质的能力,一直是发动机滤清器行业的难题。本文根据某厂家的矿用车辆使用环境确定了该车辆发动机空气滤清器的本参数,在Solid Works三维平台中建立几何模型,利用流体力学的基本理论建立控制方程和确定边界条件,使用ANSYS ICEM软件生成流场三维非结构化网格计算,应用多孔介质模型模拟纸滤芯,利用CFD仿真软件FLUENT模拟空滤内部空气流动状态,总结出空气滤清器内部压力云图和速度场分布规律;并以空气滤清器入口位置为优化变量,探讨了其位置改变对于空气滤清器内部流场的影响规律;仿真结果表明,气流入口设在在空滤壳体中间位置时,空滤内部流场均匀,空滤各个部分压力损失较小。最后针对该滤清器模型的不足之处提出了改进措施和优化结果,详细模拟了其内部流场,得到了空气滤清器内部的压力和速度分布场,为企业改进滤清器提供了理论依据;通过本文分析,Fluent作为空气滤清器设计的手段之一,不仅降低了开发成本,也为设计工作提供了一个方向。
【关键词】：矿用车辆 空气滤清器 流场 数值模拟
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.134.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 本课题研究的目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状、水平及发展趋势14-16
• 1.2.1 国外高尘环境下空滤技术的发展过程及发展现状14-15
• 1.2.2 国内高尘环境下空滤技术的发展过程及发展现状15-16
• 1.3 课题来源及主要工作16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 空气滤清器的基本原理18-24
• 2.1 概述18
• 2.2 空滤器主要性能指标18-20
• 2.2.1 原始进气阻力18-19
• 2.2.2 原始滤清效率19
• 2.2.3 预滤效率19-20
• 2.2.4 试验室试验寿命20
• 2.3 空滤器设计原则20-21
• 2.3.1 空滤器总体设计原则20
• 2.3.2 空滤器进、出气管20-21
• 2.4 滤清装置总体结构21-23
• 2.4.1 空气滤清器预滤器的种类21-22
• 2.4.2 旋流管空滤器系统结构22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 三级复合滤清器结构设计24-35
• 3.1 总体方案确定25-26
• 3.2 空气流量的确定26-27
• 3.3 空气滤清器主要结构参数的确定27-34
• 3.3.1 锥形预滤器的设计27-29
• 3.3.2 旋流管主要结构参数的确定29-32
• 3.3.3 纸质滤芯的参数设计32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 空气滤清器性能测试比对分析35-42
• 4.1 空滤器性能测试简介35
• 4.2 空滤器性能测试的主要过程35-36
• 4.3 空滤器性能测试的理论基础36-37
• 4.4 空滤器性能测试的结果及比对分析37-41
• 4.4.1 旧式空气滤清器的检测结果37-38
• 4.4.2 新式空气滤清器的检测结果38
• 4.4.3 检测结果比对分析38-40
• 4.4.4 实际使用效果对比40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 空气滤清器数值模拟的CFD理论42-51
• 5.1 空气滤清器CFD基本控制方程42-43
• 5.2 湍流模型及其数值模拟方法43-45
• 5.3 多孔介质模型45-46
• 5.4 控制方程的离散46-48
• 5.4.1 控制方程的离散方法46-47
• 5.4.2 控制方程的离散格式47-48
• 5.5 基于SIMPLE算法的流场数值计算48-49
• 5.6 CFD的求解过程49-50
• 5.7 本章小结50-51
• 第六章 多级滤清器纸质滤芯流场分析51-68
• 6.1 纸质空气滤芯仿真几何模型51-52
• 6.2 空气滤清器网格划分及边界条件52-55
• 6.2.1 空气滤清器网格划分52-53
• 6.2.2 空气滤清器计算域边界条件53-55
• 6.3 空滤流场仿真结果分析55-61
• 6.4 优化分析61-67
• 6.4.1 分组数据对比61-65
• 6.4.2 优化结果分析与对比65-67
• 6.5 本章小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 结论68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果73-74
• 致谢74

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