轻型扫路车除尘箱流场模拟与气流分布优化

发布时间：2017-09-16 06:10

  本文关键词：轻型扫路车除尘箱流场模拟与气流分布优化

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【摘要】：扫路车作为城市环卫的重要设备,在各个城市的应用越来越广泛。除尘箱作为扫路车除尘系统的关键部件,其工作性能直接影响扫路车的除尘效率。本文以某轻型扫路车为研究对象,从除尘箱内流场气流分布均匀性、颗粒相沉积规律以及流量分配等三个方面进行了研究。首先,根据轻型扫路车除尘箱的结构参数,建立了除尘箱仿真模型。通过调整计算模型全局网格尺寸以控制网格数量,经过反复比对分析,直至相邻两次计算结果误差在5%以内,得到计算模型全局网格尺寸和对应网格数量,保证了计算域模型的准确性和可靠性。其次,通过CFD数值仿真的方式对除尘箱内部气固两相流动进行模拟,分析了流场内气流速度分布和离散相颗粒分布特征。结果表明:随着进风口流量的增大,不同粒径颗粒之间的滞留时间差异性随之减小,各滤筒的流量标准偏差也随之增大。由于射流现象的存在,除尘箱气流紊乱程度增大,侧壁面处气流速度升高,气流分布不均匀。再次,选取斜板导流板作为除尘箱气流均布装置,用为改善除尘箱流场气流分布。以均匀设计方法为基础,以不均匀度为试验指标,通过多元回归分析,构建了试验指标与斜板导流板结构参数的回归模型。以回归模型为基础,分析得到各个结构参数对于不均匀度的影响主次以及除尘箱优化方案。最后,根据得到的优化方案,建立了优化后的除尘箱仿真模型,并从滤筒中心速度分布、滤筒间隙气流上升速度、颗粒滞留时间以及流量分配等多个方面分析比对优化前后的除尘箱模型。结果表明:增设斜板导流板后的除尘箱模型的滤筒中心速度明显减小,滤筒间隙气流上升速度得到改善,最大速度由1.4m/s降低到0.7m/s左右;在20%风机风量下,同粒径颗粒对应的平均滞留时间明显减小,颗粒最大与最小滞留时间由3.3097s和2.5484s降低到3.2378s和2.0609s,颗粒物以较短时间被滤筒捕捉,提高了除尘箱的工作效率;在20%风机风量下除尘箱流量标准偏差均满足了?15%偏差的一般设计要求。
【关键词】：扫路车 两相流 均匀试验设计 CFD
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.691
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 扫路车发展现状与发展方向11-19
• 1.2.1 国外扫路车发展现状11-13
• 1.2.2 国内扫路车发展现状13-17
• 1.2.3 国内扫路车发展方向17-19
• 1.3 本文的研究内容19-20
• 第2章 除尘箱流场分析基础理论与均匀设计法简介20-38
• 2.1 除尘箱基本原理及其评价准则20-23
• 2.1.1 扫路车结构及除尘箱工作原理20-22
• 2.1.2 气流分布评价标准22-23
• 2.2 CFD数值求解模型的选择23-29
• 2.2.1 湍流模型的选择23-25
• 2.2.2 多相流模型的选择25-28
• 2.2.3 多孔介质理论28-29
• 2.3 均匀试验设计方法及多元回归分析29-36
• 2.3.1 均匀试验设计基础理论29-32
• 2.3.2 多元线性回归模型32-33
• 2.3.3 多元线性回归的显著性检验33-35
• 2.3.4 最优多元线性回归模型35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第3章 扫路车除尘箱气固两相流动数值模拟38-58
• 3.1 物理模型的构建39-40
• 3.2 除尘箱计算模型的建立40-43
• 3.2.1 基本假设及模型简化40
• 3.2.2 结构化网格划分40-41
• 3.2.3 网格无关性分析41-43
• 3.3 初始条件及边界条件的设置43-45
• 3.3.1 气流相边界条件43-44
• 3.3.2 离散相边界条件44-45
• 3.4 求解控制参数的选择45
• 3.5 除尘箱气固两相流动数值模拟结果及其分析45-57
• 3.5.1 气流相流动特性45-48
• 3.5.2 滤筒中心速度分布48-49
• 3.5.3 滤筒间隙气流上升速度分布49-51
• 3.5.4 离散相颗粒运动特性51-53
• 3.5.5 颗粒滞留时间分析53-55
• 3.5.6 流量分配特性55-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第4章 基于均匀设计的除尘箱气流分布优化58-82
• 4.1 除尘箱气流分布改进方案的选择58-59
• 4.2 除尘箱斜板导流板结构参数的均匀设计方法59-63
• 4.2.1 斜板导流板结构参数均匀设计指标60
• 4.2.2 均匀设计因素及其水平的选取60-61
• 4.2.3 均匀设计表的确定61-62
• 4.2.4 斜板导流板结构参数均匀设计方案62-63
• 4.3 均匀设计结果与回归分析63-71
• 4.3.1 回归模型的建立63-66
• 4.3.2 结构参数单因子效应分析66-68
• 4.3.3 结构参数优化结果68-69
• 4.3.4 结构参数单因子效应分析69-71
• 4.4 优化方案气固两相数值模拟结果及其分析71-79
• 4.4.1 气流相流动特性71-72
• 4.4.2 滤筒中心速度分布72-74
• 4.4.3 滤筒间隙气流上升速度分布74-76
• 4.4.4 颗粒滞留时间分析76-78
• 4.4.5 流量分配特性78-79
• 4.5 本章小结79-82
• 第5章 总结与展望82-84
• 5.1 总结82-83
• 5.2 展望83-84
• 参考文献84-90
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果90-92
• 致谢92

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本文编号：861319