【摘要】：為研究揉碎機(jī)揉碎腔內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和流動(dòng)狀態(tài),運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)方法,基于滑移網(wǎng)格技術(shù),對(duì)揉碎機(jī)空載時(shí)腔內(nèi)的湍流非定常流場(chǎng)進(jìn)行了三維瞬態(tài)數(shù)值模擬,得到了轉(zhuǎn)速為2 800r/min時(shí),揉碎機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)1周時(shí)間內(nèi),揉碎室和拋送室的流場(chǎng)空氣動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律,準(zhǔn)確地反映了瞬態(tài)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息。結(jié)果表明:低壓區(qū)在拋送室中半徑為0~20mm附近,最高壓力區(qū)在拋送葉片與內(nèi)壁間隙,容易形成回流造成物料排出不易;啟動(dòng)階段最大速度發(fā)生在出料口內(nèi)側(cè)尖角區(qū)域;軸向壓力速度分布過于均勻,進(jìn)而影響整機(jī)效率。此研究為揉碎機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了新方法,提出了改進(jìn)該機(jī)型的方向,為優(yōu)化該機(jī)效率奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

做圓周運(yùn)動(dòng)的錘片，將秸稈進(jìn)行剪切和擊碎，同時(shí)在錘片和揉碎室內(nèi)壁的齒板間揉搓作用下，將秸稈物料加工成具有一定長(zhǎng)度和粗細(xì)度的柔軟絲狀段［12－15］。其主要性能參數(shù)如表1所示。1．齒條2．主軸3．錘片4．喂入口5．拋送口6．拋送葉板圖1揉碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig．1TheStructurediagraminsidemachine表1性能參數(shù)Table1Performanceparameters項(xiàng)目參數(shù)配套動(dòng)力7．5kW電機(jī)或8．82～11．03kW小四輪拖拉機(jī)生產(chǎn)率1t/h主軸轉(zhuǎn)數(shù)2700～3000r/min整機(jī)質(zhì)量200kg轉(zhuǎn)子直徑400mm葉片傾角后傾10°外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)1600mm×1000mm×1750mm適應(yīng)的物料①作物秸桿(玉米、高梁、蔡花等粗秸稈);②細(xì)小樹枝條等作業(yè)形式固定作業(yè)或掛在拖拉機(jī)作業(yè)，轉(zhuǎn)移和較長(zhǎng)距離運(yùn)輸作業(yè)質(zhì)量加工后的物料細(xì)軟如絲絮狀，揉碎率可達(dá)95%以上為了提高數(shù)值計(jì)算精度，更準(zhǔn)確地對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析，建立了揉碎機(jī)的三維全流場(chǎng)幾何模型。首先，建立轉(zhuǎn)子總成裝備體，如圖2所示;其次，建立揉碎室部分如圖3所示。根據(jù)CFD的基本理論，數(shù)值模擬的計(jì)算區(qū)域是流體實(shí)際通過區(qū)域。為了更好地離散化計(jì)算域，達(dá)到良好的模擬效果，本文對(duì)轉(zhuǎn)子裝配體先進(jìn)行簡(jiǎn)化再導(dǎo)入流體計(jì)算軟件。計(jì)算模型的建立在GAMBIT中完成，將圖1和圖2的．x_t格式三維模型通過Parasolid文件類型倒入GAMBIT中;然后進(jìn)行split計(jì)算，并且re-tain轉(zhuǎn)子的模型，得到計(jì)算區(qū)域模型。1．拋送葉片2．錘片架3．矩形錘片4．主軸5．擋銷6．槽形錘片圖2轉(zhuǎn)子裝配圖Fig．2Assemblydrawingrotor1．拋出口2．喂入口圖3揉碎室簡(jiǎn)圖Fig．3Assemblydrawingrotor1．2滑移網(wǎng)格模型應(yīng)用滑移網(wǎng)格技術(shù)可以處理揉碎機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的仿真問題。因?yàn)樵谌嗨闄C(jī)實(shí)際工作中，錘片及拋送葉板與揉碎室內(nèi)壁存在相互作用，轉(zhuǎn)子每?

rmanceparameters項(xiàng)目參數(shù)配套動(dòng)力7．5kW電機(jī)或8．82～11．03kW小四輪拖拉機(jī)生產(chǎn)率1t/h主軸轉(zhuǎn)數(shù)2700～3000r/min整機(jī)質(zhì)量200kg轉(zhuǎn)子直徑400mm葉片傾角后傾10°外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)1600mm×1000mm×1750mm適應(yīng)的物料①作物秸桿(玉米、高梁、蔡花等粗秸稈);②細(xì)小樹枝條等作業(yè)形式固定作業(yè)或掛在拖拉機(jī)作業(yè)，轉(zhuǎn)移和較長(zhǎng)距離運(yùn)輸作業(yè)質(zhì)量加工后的物料細(xì)軟如絲絮狀，揉碎率可達(dá)95%以上為了提高數(shù)值計(jì)算精度，更準(zhǔn)確地對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析，建立了揉碎機(jī)的三維全流場(chǎng)幾何模型。首先，建立轉(zhuǎn)子總成裝備體，如圖2所示;其次，建立揉碎室部分如圖3所示。根據(jù)CFD的基本理論，數(shù)值模擬的計(jì)算區(qū)域是流體實(shí)際通過區(qū)域。為了更好地離散化計(jì)算域，達(dá)到良好的模擬效果，本文對(duì)轉(zhuǎn)子裝配體先進(jìn)行簡(jiǎn)化再導(dǎo)入流體計(jì)算軟件。計(jì)算模型的建立在GAMBIT中完成，將圖1和圖2的．x_t格式三維模型通過Parasolid文件類型倒入GAMBIT中;然后進(jìn)行split計(jì)算，并且re-tain轉(zhuǎn)子的模型，得到計(jì)算區(qū)域模型。1．拋送葉片2．錘片架3．矩形錘片4．主軸5．擋銷6．槽形錘片圖2轉(zhuǎn)子裝配圖Fig．2Assemblydrawingrotor1．拋出口2．喂入口圖3揉碎室簡(jiǎn)圖Fig．3Assemblydrawingrotor1．2滑移網(wǎng)格模型應(yīng)用滑移網(wǎng)格技術(shù)可以處理揉碎機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的仿真問題。因?yàn)樵谌嗨闄C(jī)實(shí)際工作中，錘片及拋送葉板與揉碎室內(nèi)壁存在相互作用，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一定角度，，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)隨之變化，物料流同時(shí)會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生非定常流動(dòng)，導(dǎo)致揉碎機(jī)的內(nèi)流場(chǎng)的模型應(yīng)該歸為變形區(qū)域流動(dòng)問題。FLUENT中用于運(yùn)動(dòng)問題的計(jì)算模型包括運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)域兩種。運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系包括單參考坐標(biāo)系(SＲF)、多重參考系模型(MＲF)及混合面模型(MixingPlaneModel)，運(yùn)動(dòng)域方法包含滑移網(wǎng)格模型(SlidingMeshes)和動(dòng)
【作者單位】： 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51365034) 中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2014M552532XB)
【分類號(hào)】：S817.12

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本文編號(hào)：2541274