高压水射流回收废旧轮胎的试验研究

发布时间：2020-10-28 13:46

　　 高压水射流技术回收废旧轮胎的方法是对传统轮胎回收方法的良好补充,其高回收率、清洁无污染等优点使这个新的回收方法拥有广阔的应用前景。利用高压水射流的高能量和冲击力,将废旧轮胎破碎成为胶粉,使其橡胶材料与钢丝脱离而回收获得钢丝和精细胶粉。回收得到的胶粉根据其颗粒度的不同而用途不同,其回收价值也不同。通过改变射流的工作参数来影响所回收胶粉的颗粒度,以求获得最精细胶粉。因此,论文研究了射流工作参数对回收胶粉颗粒度的影响,并据此确定最佳的工作参数。所做主要工作如下：1.在校外企业对米其林轮胎进行回收试验,通过正交试验的方式,采用不同的射流工作参数对废旧轮胎进行破碎实验,探索射流驱动压力、喷嘴移速和靶距对回收胶粉颗粒度的影响,以获得最佳射流工作参数,并采用单因素实验的方法来验证正交实验获得的结果。最后对射流工作参数和回收胶粉的平均颗粒度进行回归分析,得出胶粉颗粒度与射流驱动压力、靶距、喷嘴移速的数学模型。2.对高压水射流破碎废旧轮胎的演化过程进行了模拟仿真,并对仿真的结果进行了分析,得出了水射流作用在橡胶材料上的变形过程和冲击面的压力变化规律。其次对橡胶材料的等效应变进行分析,得到了水射流破碎橡胶的机理。最后通过水射流对橡胶材料切深的仿真实验,得到了射流工作参数对切深的影响规律。得出的模拟结果与实验数据的分析结果一致,从而验证了数值模拟的可行性。3.通过对几种常见类型喷嘴的流场仿真,得到了喷嘴结构对射流流场特性的影响。对不同结构参数的锥直型喷嘴进行正交试验,得到了各个参数对其喷嘴出口速度的影响主次。最后对锥直型喷嘴的结构参数进行了优化,并通过仿真实验验证了优化的可行性。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X705;O358
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 高压水射流技术概述
    1.2 高压水射流技术的优点及其应用范围
    1.3 水射流技术国内外发展概况
        1.3.1 国外发展概况
        1.3.2 国内发展概况
    1.4 废旧轮胎回收的现状及意义
    1.5 论文研究的内容及意义
    1.6 本章小结
2 数值模拟理论基础
    2.1 计算流体动力学概述
    2.2 Fluent简介
    2.3 控制方程的离散方法
    2.4 SPH理论基础
        2.4.1 SPH方法的数学思想
        2.4.2 SPH方法的基本方程
    2.5 SPH与FEM耦合算法原理
    2.6 本章小结
3 射流参数对回收胶粉颗粒度的影响研究
    3.1 胶粉的用途
    3.2 影响橡胶回收的参数的正交试验
        3.2.1 实验装置介绍
        3.2.2 试验方法
        3.2.3 正交试验结果分析
    3.3 正交试验结果的验证
    3.4 射流参数与颗粒度的数学预测模型
    3.5 本章小结
4 纯水射流侵蚀轮胎的数值模拟
    4.1 Ansys-Autodyn简介
    4.2 水射流侵蚀轮胎的数值模拟
        4.2.1 数值模拟的步骤
        4.2.2 模拟结果分析
    4.3 水射流工作参数影响切深的仿真实验
    4.4 本章小结
5 水射流喷嘴的仿真研究
    5.1 射流结构特征
    5.2 喷嘴分类
    5.3 圆柱形喷嘴内外流场仿真
        5.3.1 建立模型并划分网格
        5.3.2 设定参数并求解
        5.3.3 求解结果分析
    5.4 圆锥形喷嘴流场的仿真
    5.5 锥直型喷嘴流场的仿真
    5.6 针对锥直型喷嘴的优化
    5.7 本章小结
6 结论
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果

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本文编号：2860170