本文關(guān)鍵詞：淹沒水射流柑橘分瓣技術(shù)研究

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【摘要】：柑橘罐頭生產(chǎn)過程中柑橘分瓣這一工序?qū)儆趧趧用芗铜h(huán)節(jié),完全依賴人工,勞動力成本巨大,分瓣效率低下,且分瓣過程中食品安全衛(wèi)生難以保障,嚴(yán)重制約了柑橘罐頭的生產(chǎn)效率。為此,本研究提出使用淹沒水射流柑橘分瓣技術(shù)和CFD數(shù)值分析方法,對淹沒射流場中產(chǎn)生的空化效應(yīng)進(jìn)行了仿真研究,且模擬仿真了不同噴嘴結(jié)構(gòu)和射流參數(shù)對射流性能的影響,得到一組最佳匹配值,在該最佳參數(shù)匹配值的基礎(chǔ)上,采用CFD軟件與ANSYS Workbench相結(jié)合的流固耦合分析方法,研究了柑橘果肉表面及內(nèi)部應(yīng)力分布情況,初步分析了柑橘內(nèi)部破壞機(jī)理,優(yōu)化了射流參數(shù)。為提高柑橘分瓣效率提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。(1)分析了淹沒水射流沖橘機(jī)理,將柑橘材料簡化為塑性材料,射流沖擊柑橘過程中切應(yīng)力起主要作用,同時(shí)在此過程中產(chǎn)生的空化作用不可忽視。分析了噴嘴內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)和水射流參數(shù)是影響射流沖擊流場性能和射流打擊力的重要因素。建立了空化效應(yīng)模型,仿真得到了不同流場壓力下,空泡潰滅時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果表明,流場壓力越高,空泡潰滅歷時(shí)越短,沖蝕破壞能力越強(qiáng)。(2)建立了二維噴嘴內(nèi)外流場幾何結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行流場分析,討論了不同噴嘴結(jié)構(gòu)及射流參數(shù)對射流流場性能的影響。結(jié)果表明:不同于自由射流,淹沒水射流速度核心段較短。收縮角對噴嘴內(nèi)流場射流速度影響不小,但對射流等核速度的大小影響不大。噴嘴出口孔徑越小,射流核心速度增大,射流衰減較快,破壞直徑也逐漸減小。噴嘴的長徑比存在一個(gè)適中值。(3)研究了柑橘表面及內(nèi)部應(yīng)力、等效應(yīng)力分布規(guī)律。研究表明:柑橘材料在受到水射流沖擊時(shí),接觸面中心位置處于受壓狀態(tài)且壓應(yīng)力值最大。在這一過程中柑橘材料受到的最大剪切應(yīng)力位于距離沖擊表面中心下方大約0.5倍噴嘴直徑處。由于空化現(xiàn)象的存在,存在一個(gè)最優(yōu)靶距的問題。進(jìn)一步仿真結(jié)果顯示,當(dāng)噴距為50mm時(shí),柑橘材料應(yīng)力分布情況最佳。將所得仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,驗(yàn)證了淹沒射流沖橘流固耦合仿真的準(zhǔn)確性與合理性。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS295.6

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本文編號：1296780