基于滑移网格技术的揉碎机内流场研究

发布时间：2019-09-25 05:47

【摘要】：为研究揉碎机揉碎腔内的流场结构和流动状态,运用计算流体力学方法,基于滑移网格技术,对揉碎机空载时腔内的湍流非定常流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了转速为2 800r/min时,揉碎机转子转动1周时间内,揉碎室和抛送室的流场空气动力学特性参数随时间变化规律,准确地反映了瞬态流场结构信息。结果表明:低压区在抛送室中半径为0~20mm附近,最高压力区在抛送叶片与内壁间隙,容易形成回流造成物料排出不易;启动阶段最大速度发生在出料口内侧尖角区域;轴向压力速度分布过于均匀,进而影响整机效率。此研究为揉碎机内部流场结构优化提供了新方法,提出了改进该机型的方向,为优化该机效率奠定了理论基础。
【图文】：

做圆周运动的锤片，将秸秆进行剪切和击碎，同时在锤片和揉碎室内壁的齿板间揉搓作用下，将秸秆物料加工成具有一定长度和粗细度的柔软丝状段［12－15］。其主要性能参数如表1所示。1．齿条2．主轴3．锤片4．喂入口5．抛送口6．抛送叶板图1揉碎机内部结构简图Fig．1TheStructurediagraminsidemachine表1性能参数Table1Performanceparameters项目参数配套动力7．5kW电机或8．82～11．03kW小四轮拖拉机生产率1t/h主轴转数2700～3000r/min整机质量200kg转子直径400mm叶片倾角后倾10°外形尺寸(长×宽×高)1600mm×1000mm×1750mm适应的物料①作物秸杆(玉米、高梁、蔡花等粗秸秆);②细小树枝条等作业形式固定作业或挂在拖拉机作业，转移和较长距离运输作业质量加工后的物料细软如丝絮状，揉碎率可达95%以上为了提高数值计算精度，更准确地对流场进行分析，建立了揉碎机的三维全流场几何模型。首先，建立转子总成装备体，如图2所示;其次，建立揉碎室部分如图3所示。根据CFD的基本理论，数值模拟的计算区域是流体实际通过区域。为了更好地离散化计算域，达到良好的模拟效果，本文对转子装配体先进行简化再导入流体计算软件。计算模型的建立在GAMBIT中完成，将图1和图2的．x_t格式三维模型通过Parasolid文件类型倒入GAMBIT中;然后进行split计算，并且re-tain转子的模型，得到计算区域模型。1．抛送叶片2．锤片架3．矩形锤片4．主轴5．挡销6．槽形锤片图2转子装配图Fig．2Assemblydrawingrotor1．抛出口2．喂入口图3揉碎室简图Fig．3Assemblydrawingrotor1．2滑移网格模型应用滑移网格技术可以处理揉碎机内流场的仿真问题。因为在揉碎机实际工作中，锤片及抛送叶板与揉碎室内壁存在相互作用，转子每?

rmanceparameters项目参数配套动力7．5kW电机或8．82～11．03kW小四轮拖拉机生产率1t/h主轴转数2700～3000r/min整机质量200kg转子直径400mm叶片倾角后倾10°外形尺寸(长×宽×高)1600mm×1000mm×1750mm适应的物料①作物秸杆(玉米、高梁、蔡花等粗秸秆);②细小树枝条等作业形式固定作业或挂在拖拉机作业，转移和较长距离运输作业质量加工后的物料细软如丝絮状，揉碎率可达95%以上为了提高数值计算精度，更准确地对流场进行分析，建立了揉碎机的三维全流场几何模型。首先，建立转子总成装备体，如图2所示;其次，建立揉碎室部分如图3所示。根据CFD的基本理论，数值模拟的计算区域是流体实际通过区域。为了更好地离散化计算域，达到良好的模拟效果，本文对转子装配体先进行简化再导入流体计算软件。计算模型的建立在GAMBIT中完成，将图1和图2的．x_t格式三维模型通过Parasolid文件类型倒入GAMBIT中;然后进行split计算，并且re-tain转子的模型，得到计算区域模型。1．抛送叶片2．锤片架3．矩形锤片4．主轴5．挡销6．槽形锤片图2转子装配图Fig．2Assemblydrawingrotor1．抛出口2．喂入口图3揉碎室简图Fig．3Assemblydrawingrotor1．2滑移网格模型应用滑移网格技术可以处理揉碎机内流场的仿真问题。因为在揉碎机实际工作中，锤片及抛送叶板与揉碎室内壁存在相互作用，转子每转过一定角度，，流场结构随之变化，物料流同时会随时间产生非定常流动，导致揉碎机的内流场的模型应该归为变形区域流动问题。FLUENT中用于运动问题的计算模型包括运动坐标系和运动域两种。运动坐标系包括单参考坐标系(SＲF)、多重参考系模型(MＲF)及混合面模型(MixingPlaneModel)，运动域方法包含滑移网格模型(SlidingMeshes)和动
【作者单位】： 内蒙古农业大学机电工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51365034) 中国博士后科学基金项目(2014M552532XB)
【分类号】：S817.12

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本文编号：2541274