淹没水射流柑橘分瓣技术研究

发布时间：2017-12-16 17:07

  本文关键词：淹没水射流柑橘分瓣技术研究

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【摘要】：柑橘罐头生产过程中柑橘分瓣这一工序属于劳动密集型环节,完全依赖人工,劳动力成本巨大,分瓣效率低下,且分瓣过程中食品安全卫生难以保障,严重制约了柑橘罐头的生产效率。为此,本研究提出使用淹没水射流柑橘分瓣技术和CFD数值分析方法,对淹没射流场中产生的空化效应进行了仿真研究,且模拟仿真了不同喷嘴结构和射流参数对射流性能的影响,得到一组最佳匹配值,在该最佳参数匹配值的基础上,采用CFD软件与ANSYS Workbench相结合的流固耦合分析方法,研究了柑橘果肉表面及内部应力分布情况,初步分析了柑橘内部破坏机理,优化了射流参数。为提高柑橘分瓣效率提供了理论指导和技术支持。(1)分析了淹没水射流冲橘机理,将柑橘材料简化为塑性材料,射流冲击柑橘过程中切应力起主要作用,同时在此过程中产生的空化作用不可忽视。分析了喷嘴内部流道结构和水射流参数是影响射流冲击流场性能和射流打击力的重要因素。建立了空化效应模型,仿真得到了不同流场压力下,空泡溃灭时间的变化规律。结果表明,流场压力越高,空泡溃灭历时越短,冲蚀破坏能力越强。(2)建立了二维喷嘴内外流场几何结构模型并进行流场分析,讨论了不同喷嘴结构及射流参数对射流流场性能的影响。结果表明:不同于自由射流,淹没水射流速度核心段较短。收缩角对喷嘴内流场射流速度影响不小,但对射流等核速度的大小影响不大。喷嘴出口孔径越小,射流核心速度增大,射流衰减较快,破坏直径也逐渐减小。喷嘴的长径比存在一个适中值。(3)研究了柑橘表面及内部应力、等效应力分布规律。研究表明:柑橘材料在受到水射流冲击时,接触面中心位置处于受压状态且压应力值最大。在这一过程中柑橘材料受到的最大剪切应力位于距离冲击表面中心下方大约0.5倍喷嘴直径处。由于空化现象的存在,存在一个最优靶距的问题。进一步仿真结果显示,当喷距为50mm时,柑橘材料应力分布情况最佳。将所得仿真数据与实验数据相比较,验证了淹没射流冲橘流固耦合仿真的准确性与合理性。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS295.6

【参考文献】

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本文编号：1296780