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清扫车气力输送系统设计与吸嘴流场仿真

时间:2017-08-03 10:29:31
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近年来,经济发展迅速,城市化进程加快,给城市环卫工作带来了压力。而人们的环保意识逐步加强,对环境质量的要求越来越高。同时,我国公路总里程逐年增加,高速公路总里程也升至世界第一。机械化,现代化的道路清扫方式成为道路养护必然的发展趋势。政府对环卫工作越来越重视,投入不断增大。道路清扫车凭借其清扫效果好,清扫成本低等优势,成为了道路环卫的主要工具,得到了广泛应用。因此,清扫车市场十分广阔,技术水平也快速发展。本文首先研究了空气的物理性质、流动规律以及尘粒的物理性质和一些参数。尘粒在气流中主要受到的力有:气流阻力、上升力、冲击力及重力。其中,冲击力对尘粒的起动起主导的作用。通过对尘粒受力分析,得到了尘粒的起动机理,简而言之即气流速度超过尘粒的起动速度后,尘粒滚动而相互碰撞,受到冲击力起跳。而后计算出两个重要的参数:尘粒的起动速度以及尘粒的悬浮速度,为后面气力输送系统的设计、仿真以及结构优化提供了理论和数据支持。然后对气力输送系统两个最重要的部件的设计理论进行了研究。吸嘴的设计要做到符合清扫车行业标准、结构合理、气流速度分布合理、流场能量损失小等原则。对吸嘴各个结构参数进行了分析。对于其中最重要的参数收缩角α,研究了它影响流场气流速度分布和压力损失的原理。这对分析吸嘴流场以及对吸嘴结构进行优化至关重要。接着通过对风机风量风压的计算,得到风机的选择原则。吸嘴内流场能量损失有两种:局部损失和沿程损失。其中局部损失来源于吸嘴和风道连接处的形状变化,比如收缩角处,气流在形状变化的位置流向急剧变化,形成涡流,这也是流场分布不合理的主要原因,因此在优化结构设计时也要针对减小局部损失这个问题,使吸嘴内空气流动尽量平滑,减小气流方向急剧变化的情况,从而对吸嘴的形状进行改善。对本文研究的吸嘴进行了仿真,从仿真结果可以看出,当前吸嘴流场分布存在不合理之处,会导致吸尘效率降低,需要改变吸嘴结构使气流分布更合理。最后根据减少局部损失这个原则,对吸嘴肩部两个结构不合理之处进行了改进。修改模型后重新仿真。证明了改进后的结构更有利于尘粒加速和起动,并大大减少了能量消耗,提高了清扫效率。
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