基于CFD-DEM耦合的谷物清選模擬研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-23 11:45
大豆的收獲作業(yè)會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力,而當(dāng)前我國(guó)面臨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者短缺,質(zhì)量不高等問(wèn)題,農(nóng)業(yè)機(jī)械化已成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。目前我國(guó)南方多山的地形使得丘陵山區(qū)的收獲作業(yè)大多使用傳統(tǒng)的人工收獲方式,其勞動(dòng)強(qiáng)度大且收獲效率低下,易貽誤農(nóng)時(shí),間接損失大。因此,適應(yīng)中國(guó)當(dāng)前耕種面積零散的小面積農(nóng)機(jī)收獲設(shè)備的發(fā)展,成為一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,其發(fā)展速度將關(guān)系到我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程,對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的促進(jìn)有著積極意義。旋風(fēng)分離器是小型農(nóng)用收獲機(jī)的重要組成部分。作為一種清選裝置,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便以及能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的小型農(nóng)用收獲機(jī)中有著較廣的應(yīng)用,同時(shí)也存在著清選損失和功率消耗較大等缺點(diǎn)。探討旋風(fēng)分離式清選裝置的結(jié)構(gòu)以及入料口、排雜口速度條件的優(yōu)化,對(duì)其影響因素的研究亟待進(jìn)一步增強(qiáng)。本文利用Fluent-EDEM軟件耦合的數(shù)值仿真技術(shù),對(duì)無(wú)吊桶式旋風(fēng)分離器進(jìn)行仿真試驗(yàn),研究速度和結(jié)構(gòu)等單因素對(duì)旋風(fēng)分離器的清選性能的影響。結(jié)果表明,入料口速度與出料口速度對(duì)清選性能有著重要影響;分離筒直徑、出料口直徑、圓柱筒高度以及圓錐筒高度都對(duì)清選性能有著一定程度的影響,其中出料口直徑對(duì)清...
【文章來(lái)源】:遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
垂直上升氣流清選裝置
1.緒論4沉降室內(nèi),被輸送到清選裝置外,完成清選工作。圖1.1垂直上升氣流清選裝置Fig.1.1Verticalupdraftcleaningdevice2)水平氣流與傾斜氣流清選水平氣流與傾斜氣流的清選原理基本相同,如圖1.2所示。在穩(wěn)定的水平或向上傾斜的氣流中,由于物料混合物的漂浮速度存在差異,在氣流作用下,不同成分的運(yùn)動(dòng)軌跡也不同從而達(dá)到分離目的。傾斜氣流提供了向上的分力,調(diào)節(jié)風(fēng)速和角度的大小可以明顯增加不同成分之間的水平運(yùn)動(dòng)軌跡的差異,因此相比水平氣流,傾斜氣流清選效果更好。圖1.2傾斜氣流清選裝置Fig.1.2Inclinationairflowcleaningequipment3)強(qiáng)旋氣流清選以旋風(fēng)分離清選裝置為代表,如圖1.3所示。旋風(fēng)分離器由進(jìn)料口、出料口、分離筒以及排雜口組成,待分選物料(大豆及短秸稈)經(jīng)氣力輸送由入料口切向進(jìn)入分離筒內(nèi)部,給予物料進(jìn)入分離筒時(shí)的初始速度。排雜口連接的吸雜風(fēng)機(jī)提供分離筒內(nèi)的氣流場(chǎng),分離筒內(nèi)部的氣流場(chǎng)有中心高速上升氣流和近壁處低速氣
遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文5流,根據(jù)物料顆粒的漂浮特性[27],上升氣流的速度要小于籽粒的漂浮速度而大于雜余的漂浮速度,達(dá)到清選目的。物料顆粒進(jìn)入分離筒時(shí)的初始速度要足夠提供籽粒繞筒壁旋轉(zhuǎn)的離心力,而雜余的比重小,一般不會(huì)形成繞筒壁的環(huán)流,這取決定于物料顆粒的初始速度。物料沿切向進(jìn)入分離筒后,比重較大的籽粒繞筒壁旋轉(zhuǎn),在下行氣流的作用下形成下行物料流,比重較小的雜余受到上升氣流的作用形成上升物料流,分別由排雜口和出料口離開(kāi)清選裝置,達(dá)到清選目的[9,23,28,29]。圖1.3旋風(fēng)分離清選裝置Fig.1.3Cycloneseparationandcleaningdevice1.3.2旋風(fēng)分離器的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀旋風(fēng)分離裝置是氣固兩相分離裝置,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的小型農(nóng)用收獲機(jī)中有著較廣的應(yīng)用,但還暫未形成成熟的體系。為改善小型農(nóng)用收獲機(jī)清選性能,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)旋風(fēng)分離裝置進(jìn)行了大量的理論與試驗(yàn)研究[8,24,25]。1)基于試驗(yàn)的旋風(fēng)分離器研究現(xiàn)狀盧偉等針對(duì)4LZ-0.8型小型聯(lián)合收割機(jī)在工作過(guò)程中存在的損失率高和易堵塞等問(wèn)題,對(duì)旋風(fēng)分離裝置做了改進(jìn)設(shè)計(jì),用回歸分析的方法探討了揚(yáng)谷器、吸雜風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及旋風(fēng)分離器入口高度等因素與清選性能之間的關(guān)系并建立了數(shù)學(xué)模型,得到最優(yōu)參數(shù)的組合[8]。耿令新等研究了一種錐頂蝸殼式旋風(fēng)分離清選裝置,通過(guò)搭建試驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)和二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)以獲得最優(yōu)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種內(nèi)置旋流葉片的旋風(fēng)分離器性能數(shù)值研究[J]. 楊昌智,劉倩,施周. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(05)
[2]基于DEM-CFD耦合的玉米氣吸式排種器仿真與試驗(yàn)[J]. 丁力,楊麗,武德浩,李東毅,張東興,劉守榮. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(11)
[3]基于DEM-CFD耦合的文丘里供種管供種均勻性仿真與試驗(yàn)[J]. 高筱鈞,徐楊,楊麗,張東興,李玉環(huán),崔濤. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(S1)
[4]基于響應(yīng)曲面法的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 熊攀,鄢曙光,劉瑋寅. 化工學(xué)報(bào). 2019(01)
[5]小型水稻聯(lián)合收割機(jī)旋風(fēng)分離清選裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn)[J]. 謝超,劉大為,李旭,謝方平,王勛威,謝錦帆. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào). 2018(05)
[6]攪拌罐內(nèi)基于EDEM-FLUENT耦合的多相流混合數(shù)值模擬[J]. 王建明,邱欽宇,何訊超. 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018(05)
[7]基于CFD-DEM耦合的面約束軟性磨粒流加工特性研究[J]. 計(jì)時(shí)鳴,葛江勤,高濤,譚大鵬,陳國(guó)達(dá),李琛. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[8]旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)特征的數(shù)值模擬[J]. 田秀山,張宏偉. 浙江電力. 2017(11)
[9]我國(guó)大豆育種的現(xiàn)狀分析[J]. 張東輝,楊青春,耿臻,張保亮,舒文濤,李金花,李瓊. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技. 2017(14)
[10]基于CFD-DEM耦合法的蓮子殼仁分離裝置優(yōu)化與試驗(yàn)分析[J]. 馬秋成,雷林韜,盧安舸,李超眾,覃楓. 食品與機(jī)械. 2016(12)
博士論文
[1]平動(dòng)與擺動(dòng)復(fù)合振動(dòng)篩分理論的研究與參數(shù)優(yōu)化[D]. 李占福.華僑大學(xué) 2016
[2]用于谷物清選的三維并聯(lián)振動(dòng)篩的研究[D]. 李菊.江蘇大學(xué) 2013
碩士論文
[1]谷物風(fēng)篩清選仿真研究及關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 朱鵬飛.浙江大學(xué) 2019
[2]一種內(nèi)置旋流葉片的旋風(fēng)分離器的數(shù)值試驗(yàn)與優(yōu)化研究[D]. 劉倩.湖南大學(xué) 2018
[3]基于DEM的振動(dòng)篩分過(guò)程機(jī)理研究[D]. 鮑春永.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[4]小型水稻聯(lián)合收割機(jī)旋風(fēng)分離清選裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 盧偉.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于EDEM的小區(qū)收割機(jī)振動(dòng)篩篩分性能研究與優(yōu)化[D]. 余波.西華大學(xué) 2016
[6]微型谷物聯(lián)合收割機(jī)清選系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[D]. 張曉博.河南科技大學(xué) 2015
[7]基于EDEM-FLUENT耦合的氣力輸送裝置的設(shè)計(jì)與研究[D]. 張學(xué)強(qiáng).西華大學(xué) 2015
[8]基于DEM的瀝青混合料振動(dòng)篩分效率估算與試驗(yàn)研究[D]. 楊龍飛.長(zhǎng)安大學(xué) 2015
[9]吸雜口偏置旋風(fēng)分離清選裝置的試驗(yàn)研究及應(yīng)用[D]. 袁華杰.河南科技大學(xué) 2014
[10]蕎麥剝殼后分離裝置的試驗(yàn)研究[D]. 吳英思.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3453127
【文章來(lái)源】:遼寧科技大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
垂直上升氣流清選裝置
1.緒論4沉降室內(nèi),被輸送到清選裝置外,完成清選工作。圖1.1垂直上升氣流清選裝置Fig.1.1Verticalupdraftcleaningdevice2)水平氣流與傾斜氣流清選水平氣流與傾斜氣流的清選原理基本相同,如圖1.2所示。在穩(wěn)定的水平或向上傾斜的氣流中,由于物料混合物的漂浮速度存在差異,在氣流作用下,不同成分的運(yùn)動(dòng)軌跡也不同從而達(dá)到分離目的。傾斜氣流提供了向上的分力,調(diào)節(jié)風(fēng)速和角度的大小可以明顯增加不同成分之間的水平運(yùn)動(dòng)軌跡的差異,因此相比水平氣流,傾斜氣流清選效果更好。圖1.2傾斜氣流清選裝置Fig.1.2Inclinationairflowcleaningequipment3)強(qiáng)旋氣流清選以旋風(fēng)分離清選裝置為代表,如圖1.3所示。旋風(fēng)分離器由進(jìn)料口、出料口、分離筒以及排雜口組成,待分選物料(大豆及短秸稈)經(jīng)氣力輸送由入料口切向進(jìn)入分離筒內(nèi)部,給予物料進(jìn)入分離筒時(shí)的初始速度。排雜口連接的吸雜風(fēng)機(jī)提供分離筒內(nèi)的氣流場(chǎng),分離筒內(nèi)部的氣流場(chǎng)有中心高速上升氣流和近壁處低速氣
遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文5流,根據(jù)物料顆粒的漂浮特性[27],上升氣流的速度要小于籽粒的漂浮速度而大于雜余的漂浮速度,達(dá)到清選目的。物料顆粒進(jìn)入分離筒時(shí)的初始速度要足夠提供籽粒繞筒壁旋轉(zhuǎn)的離心力,而雜余的比重小,一般不會(huì)形成繞筒壁的環(huán)流,這取決定于物料顆粒的初始速度。物料沿切向進(jìn)入分離筒后,比重較大的籽粒繞筒壁旋轉(zhuǎn),在下行氣流的作用下形成下行物料流,比重較小的雜余受到上升氣流的作用形成上升物料流,分別由排雜口和出料口離開(kāi)清選裝置,達(dá)到清選目的[9,23,28,29]。圖1.3旋風(fēng)分離清選裝置Fig.1.3Cycloneseparationandcleaningdevice1.3.2旋風(fēng)分離器的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀旋風(fēng)分離裝置是氣固兩相分離裝置,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的小型農(nóng)用收獲機(jī)中有著較廣的應(yīng)用,但還暫未形成成熟的體系。為改善小型農(nóng)用收獲機(jī)清選性能,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)旋風(fēng)分離裝置進(jìn)行了大量的理論與試驗(yàn)研究[8,24,25]。1)基于試驗(yàn)的旋風(fēng)分離器研究現(xiàn)狀盧偉等針對(duì)4LZ-0.8型小型聯(lián)合收割機(jī)在工作過(guò)程中存在的損失率高和易堵塞等問(wèn)題,對(duì)旋風(fēng)分離裝置做了改進(jìn)設(shè)計(jì),用回歸分析的方法探討了揚(yáng)谷器、吸雜風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及旋風(fēng)分離器入口高度等因素與清選性能之間的關(guān)系并建立了數(shù)學(xué)模型,得到最優(yōu)參數(shù)的組合[8]。耿令新等研究了一種錐頂蝸殼式旋風(fēng)分離清選裝置,通過(guò)搭建試驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)和二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)以獲得最優(yōu)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種內(nèi)置旋流葉片的旋風(fēng)分離器性能數(shù)值研究[J]. 楊昌智,劉倩,施周. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(05)
[2]基于DEM-CFD耦合的玉米氣吸式排種器仿真與試驗(yàn)[J]. 丁力,楊麗,武德浩,李東毅,張東興,劉守榮. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(11)
[3]基于DEM-CFD耦合的文丘里供種管供種均勻性仿真與試驗(yàn)[J]. 高筱鈞,徐楊,楊麗,張東興,李玉環(huán),崔濤. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2018(S1)
[4]基于響應(yīng)曲面法的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 熊攀,鄢曙光,劉瑋寅. 化工學(xué)報(bào). 2019(01)
[5]小型水稻聯(lián)合收割機(jī)旋風(fēng)分離清選裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn)[J]. 謝超,劉大為,李旭,謝方平,王勛威,謝錦帆. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào). 2018(05)
[6]攪拌罐內(nèi)基于EDEM-FLUENT耦合的多相流混合數(shù)值模擬[J]. 王建明,邱欽宇,何訊超. 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018(05)
[7]基于CFD-DEM耦合的面約束軟性磨粒流加工特性研究[J]. 計(jì)時(shí)鳴,葛江勤,高濤,譚大鵬,陳國(guó)達(dá),李琛. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(05)
[8]旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)特征的數(shù)值模擬[J]. 田秀山,張宏偉. 浙江電力. 2017(11)
[9]我國(guó)大豆育種的現(xiàn)狀分析[J]. 張東輝,楊青春,耿臻,張保亮,舒文濤,李金花,李瓊. 農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技. 2017(14)
[10]基于CFD-DEM耦合法的蓮子殼仁分離裝置優(yōu)化與試驗(yàn)分析[J]. 馬秋成,雷林韜,盧安舸,李超眾,覃楓. 食品與機(jī)械. 2016(12)
博士論文
[1]平動(dòng)與擺動(dòng)復(fù)合振動(dòng)篩分理論的研究與參數(shù)優(yōu)化[D]. 李占福.華僑大學(xué) 2016
[2]用于谷物清選的三維并聯(lián)振動(dòng)篩的研究[D]. 李菊.江蘇大學(xué) 2013
碩士論文
[1]谷物風(fēng)篩清選仿真研究及關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 朱鵬飛.浙江大學(xué) 2019
[2]一種內(nèi)置旋流葉片的旋風(fēng)分離器的數(shù)值試驗(yàn)與優(yōu)化研究[D]. 劉倩.湖南大學(xué) 2018
[3]基于DEM的振動(dòng)篩分過(guò)程機(jī)理研究[D]. 鮑春永.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[4]小型水稻聯(lián)合收割機(jī)旋風(fēng)分離清選裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D]. 盧偉.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于EDEM的小區(qū)收割機(jī)振動(dòng)篩篩分性能研究與優(yōu)化[D]. 余波.西華大學(xué) 2016
[6]微型谷物聯(lián)合收割機(jī)清選系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[D]. 張曉博.河南科技大學(xué) 2015
[7]基于EDEM-FLUENT耦合的氣力輸送裝置的設(shè)計(jì)與研究[D]. 張學(xué)強(qiáng).西華大學(xué) 2015
[8]基于DEM的瀝青混合料振動(dòng)篩分效率估算與試驗(yàn)研究[D]. 楊龍飛.長(zhǎng)安大學(xué) 2015
[9]吸雜口偏置旋風(fēng)分離清選裝置的試驗(yàn)研究及應(yīng)用[D]. 袁華杰.河南科技大學(xué) 2014
[10]蕎麥剝殼后分離裝置的試驗(yàn)研究[D]. 吳英思.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
本文編號(hào):3453127
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