基于CFD-DEM耦合的谷物清选模拟研究
发布时间：2021-10-23 11:45
大豆的收获作业会耗费大量的人力物力,而当前我国面临着农业劳动者短缺,质量不高等问题,农业机械化已成为现代化农业的发展方向。目前我国南方多山的地形使得丘陵山区的收获作业大多使用传统的人工收获方式,其劳动强度大且收获效率低下,易贻误农时,间接损失大。因此,适应中国当前耕种面积零散的小面积农机收获设备的发展,成为一个亟待解决的现实问题,其发展速度将关系到我国农业机械化的发展进程,对我国农业机械化的促进有着积极意义。旋风分离器是小型农用收获机的重要组成部分。作为一种清选装置,因其结构简单、维修方便以及能够适应严苛的生产环境,在农业领域中的小型农用收获机中有着较广的应用,同时也存在着清选损失和功率消耗较大等缺点。探讨旋风分离式清选装置的结构以及入料口、排杂口速度条件的优化,对其影响因素的研究亟待进一步增强。本文利用Fluent-EDEM软件耦合的数值仿真技术,对无吊桶式旋风分离器进行仿真试验,研究速度和结构等单因素对旋风分离器的清选性能的影响。结果表明,入料口速度与出料口速度对清选性能有着重要影响;分离筒直径、出料口直径、圆柱筒高度以及圆锥筒高度都对清选性能有着一定程度的影响,其中出料口直径对清...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
垂直上升气流清选装置
1.绪论4沉降室内，被输送到清选装置外，完成清选工作。图1.1垂直上升气流清选装置Fig.1.1Verticalupdraftcleaningdevice2）水平气流与倾斜气流清选水平气流与倾斜气流的清选原理基本相同，如图1.2所示。在稳定的水平或向上倾斜的气流中，由于物料混合物的漂浮速度存在差异，在气流作用下，不同成分的运动轨迹也不同从而达到分离目的。倾斜气流提供了向上的分力，调节风速和角度的大小可以明显增加不同成分之间的水平运动轨迹的差异，因此相比水平气流，倾斜气流清选效果更好。图1.2倾斜气流清选装置Fig.1.2Inclinationairflowcleaningequipment3）强旋气流清选以旋风分离清选装置为代表，如图1.3所示。旋风分离器由进料口、出料口、分离筒以及排杂口组成，待分选物料（大豆及短秸秆）经气力输送由入料口切向进入分离筒内部，给予物料进入分离筒时的初始速度。排杂口连接的吸杂风机提供分离筒内的气流场，分离筒内部的气流场有中心高速上升气流和近壁处低速气
辽宁科技大学硕士学位论文5流，根据物料颗粒的漂浮特性[27]，上升气流的速度要小于籽粒的漂浮速度而大于杂余的漂浮速度，达到清选目的。物料颗粒进入分离筒时的初始速度要足够提供籽粒绕筒壁旋转的离心力，而杂余的比重小，一般不会形成绕筒壁的环流，这取决定于物料颗粒的初始速度。物料沿切向进入分离筒后，比重较大的籽粒绕筒壁旋转，在下行气流的作用下形成下行物料流，比重较小的杂余受到上升气流的作用形成上升物料流，分别由排杂口和出料口离开清选装置，达到清选目的[9,23,28,29]。图1.3旋风分离清选装置Fig.1.3Cycloneseparationandcleaningdevice1.3.2旋风分离器的应用与研究现状旋风分离装置是气固两相分离装置，在农业领域中的小型农用收获机中有着较广的应用，但还暂未形成成熟的体系。为改善小型农用收获机清选性能，国内外学者对旋风分离装置进行了大量的理论与试验研究[8,24,25]。1）基于试验的旋风分离器研究现状卢伟等针对4LZ-0.8型小型联合收割机在工作过程中存在的损失率高和易堵塞等问题，对旋风分离装置做了改进设计，用回归分析的方法探讨了扬谷器、吸杂风机的转速以及旋风分离器入口高度等因素与清选性能之间的关系并建立了数学模型，得到最优参数的组合[8]。耿令新等研究了一种锥顶蜗壳式旋风分离清选装置，通过搭建试验平台，设计正交试验和二次通用旋转组合试验以获得最优
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种内置旋流叶片的旋风分离器性能数值研究[J]. 杨昌智,刘倩,施周. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]基于DEM-CFD耦合的玉米气吸式排种器仿真与试验[J]. 丁力,杨丽,武德浩,李东毅,张东兴,刘守荣. 农业机械学报. 2018(11)
[3]基于DEM-CFD耦合的文丘里供种管供种均匀性仿真与试验[J]. 高筱钧,徐杨,杨丽,张东兴,李玉环,崔涛. 农业机械学报. 2018(S1)
[4]基于响应曲面法的旋风分离器结构优化[J]. 熊攀,鄢曙光,刘玮寅. 化工学报. 2019(01)
[5]小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验[J]. 谢超,刘大为,李旭,谢方平,王勋威,谢锦帆. 中国农业科技导报. 2018(05)
[6]搅拌罐内基于EDEM-FLUENT耦合的多相流混合数值模拟[J]. 王建明,邱钦宇,何讯超. 郑州大学学报(工学版). 2018(05)
[7]基于CFD-DEM耦合的面约束软性磨粒流加工特性研究[J]. 计时鸣,葛江勤,高涛,谭大鹏,陈国达,李琛. 机械工程学报. 2018(05)
[8]旋风分离器内流场特征的数值模拟[J]. 田秀山,张宏伟. 浙江电力. 2017(11)
[9]我国大豆育种的现状分析[J]. 张东辉,杨青春,耿臻,张保亮,舒文涛,李金花,李琼. 农村经济与科技. 2017(14)
[10]基于CFD-DEM耦合法的莲子壳仁分离装置优化与试验分析[J]. 马秋成,雷林韬,卢安舸,李超众,覃枫. 食品与机械. 2016(12)
博士论文
[1]平动与摆动复合振动筛分理论的研究与参数优化[D]. 李占福.华侨大学 2016
[2]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
硕士论文
[1]谷物风筛清选仿真研究及关键参数优化设计[D]. 朱鹏飞.浙江大学 2019
[2]一种内置旋流叶片的旋风分离器的数值试验与优化研究[D]. 刘倩.湖南大学 2018
[3]基于DEM的振动筛分过程机理研究[D]. 鲍春永.中国矿业大学 2016
[4]小型水稻联合收割机旋风分离清选装置设计与试验[D]. 卢伟.湖南农业大学 2016
[5]基于EDEM的小区收割机振动筛筛分性能研究与优化[D]. 余波.西华大学 2016
[6]微型谷物联合收割机清选系统的试验研究[D]. 张晓博.河南科技大学 2015
[7]基于EDEM-FLUENT耦合的气力输送装置的设计与研究[D]. 张学强.西华大学 2015
[8]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[9]吸杂口偏置旋风分离清选装置的试验研究及应用[D]. 袁华杰.河南科技大学 2014
[10]荞麦剥壳后分离装置的试验研究[D]. 吴英思.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3453127
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
垂直上升气流清选装置
1.绪论4沉降室内，被输送到清选装置外，完成清选工作。图1.1垂直上升气流清选装置Fig.1.1Verticalupdraftcleaningdevice2）水平气流与倾斜气流清选水平气流与倾斜气流的清选原理基本相同，如图1.2所示。在稳定的水平或向上倾斜的气流中，由于物料混合物的漂浮速度存在差异，在气流作用下，不同成分的运动轨迹也不同从而达到分离目的。倾斜气流提供了向上的分力，调节风速和角度的大小可以明显增加不同成分之间的水平运动轨迹的差异，因此相比水平气流，倾斜气流清选效果更好。图1.2倾斜气流清选装置Fig.1.2Inclinationairflowcleaningequipment3）强旋气流清选以旋风分离清选装置为代表，如图1.3所示。旋风分离器由进料口、出料口、分离筒以及排杂口组成，待分选物料（大豆及短秸秆）经气力输送由入料口切向进入分离筒内部，给予物料进入分离筒时的初始速度。排杂口连接的吸杂风机提供分离筒内的气流场，分离筒内部的气流场有中心高速上升气流和近壁处低速气
辽宁科技大学硕士学位论文5流，根据物料颗粒的漂浮特性[27]，上升气流的速度要小于籽粒的漂浮速度而大于杂余的漂浮速度，达到清选目的。物料颗粒进入分离筒时的初始速度要足够提供籽粒绕筒壁旋转的离心力，而杂余的比重小，一般不会形成绕筒壁的环流，这取决定于物料颗粒的初始速度。物料沿切向进入分离筒后，比重较大的籽粒绕筒壁旋转，在下行气流的作用下形成下行物料流，比重较小的杂余受到上升气流的作用形成上升物料流，分别由排杂口和出料口离开清选装置，达到清选目的[9,23,28,29]。图1.3旋风分离清选装置Fig.1.3Cycloneseparationandcleaningdevice1.3.2旋风分离器的应用与研究现状旋风分离装置是气固两相分离装置，在农业领域中的小型农用收获机中有着较广的应用，但还暂未形成成熟的体系。为改善小型农用收获机清选性能，国内外学者对旋风分离装置进行了大量的理论与试验研究[8,24,25]。1）基于试验的旋风分离器研究现状卢伟等针对4LZ-0.8型小型联合收割机在工作过程中存在的损失率高和易堵塞等问题，对旋风分离装置做了改进设计，用回归分析的方法探讨了扬谷器、吸杂风机的转速以及旋风分离器入口高度等因素与清选性能之间的关系并建立了数学模型，得到最优参数的组合[8]。耿令新等研究了一种锥顶蜗壳式旋风分离清选装置，通过搭建试验平台，设计正交试验和二次通用旋转组合试验以获得最优
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种内置旋流叶片的旋风分离器性能数值研究[J]. 杨昌智,刘倩,施周. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]基于DEM-CFD耦合的玉米气吸式排种器仿真与试验[J]. 丁力,杨丽,武德浩,李东毅,张东兴,刘守荣. 农业机械学报. 2018(11)
[3]基于DEM-CFD耦合的文丘里供种管供种均匀性仿真与试验[J]. 高筱钧,徐杨,杨丽,张东兴,李玉环,崔涛. 农业机械学报. 2018(S1)
[4]基于响应曲面法的旋风分离器结构优化[J]. 熊攀,鄢曙光,刘玮寅. 化工学报. 2019(01)
[5]小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验[J]. 谢超,刘大为,李旭,谢方平,王勋威,谢锦帆. 中国农业科技导报. 2018(05)
[6]搅拌罐内基于EDEM-FLUENT耦合的多相流混合数值模拟[J]. 王建明,邱钦宇,何讯超. 郑州大学学报(工学版). 2018(05)
[7]基于CFD-DEM耦合的面约束软性磨粒流加工特性研究[J]. 计时鸣,葛江勤,高涛,谭大鹏,陈国达,李琛. 机械工程学报. 2018(05)
[8]旋风分离器内流场特征的数值模拟[J]. 田秀山,张宏伟. 浙江电力. 2017(11)
[9]我国大豆育种的现状分析[J]. 张东辉,杨青春,耿臻,张保亮,舒文涛,李金花,李琼. 农村经济与科技. 2017(14)
[10]基于CFD-DEM耦合法的莲子壳仁分离装置优化与试验分析[J]. 马秋成,雷林韬,卢安舸,李超众,覃枫. 食品与机械. 2016(12)
博士论文
[1]平动与摆动复合振动筛分理论的研究与参数优化[D]. 李占福.华侨大学 2016
[2]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
硕士论文
[1]谷物风筛清选仿真研究及关键参数优化设计[D]. 朱鹏飞.浙江大学 2019
[2]一种内置旋流叶片的旋风分离器的数值试验与优化研究[D]. 刘倩.湖南大学 2018
[3]基于DEM的振动筛分过程机理研究[D]. 鲍春永.中国矿业大学 2016
[4]小型水稻联合收割机旋风分离清选装置设计与试验[D]. 卢伟.湖南农业大学 2016
[5]基于EDEM的小区收割机振动筛筛分性能研究与优化[D]. 余波.西华大学 2016
[6]微型谷物联合收割机清选系统的试验研究[D]. 张晓博.河南科技大学 2015
[7]基于EDEM-FLUENT耦合的气力输送装置的设计与研究[D]. 张学强.西华大学 2015
[8]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[9]吸杂口偏置旋风分离清选装置的试验研究及应用[D]. 袁华杰.河南科技大学 2014
[10]荞麦剥壳后分离装置的试验研究[D]. 吴英思.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3453127
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