【摘要】：葉片式拋送裝置拋送物料的過程中,作為主要工作部件的拋送葉輪的應(yīng)力應(yīng)變直接影響整個葉片式拋送裝置的強(qiáng)度及壽命。以秸稈揉碎機(jī)拋送裝置中的拋送葉輪為研究對象,基于ANSYS Workbench對影響葉輪強(qiáng)度特性的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行分析,并利用響應(yīng)面法對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究表明:葉片厚度對等效應(yīng)力、總變形量及葉輪質(zhì)量的影響最大,架板厚度次之,架板半徑最小;優(yōu)化后葉輪最大等效應(yīng)力下降,總變形量減小,葉輪質(zhì)量減小。該研究可為葉輪結(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改善拋送裝置工作性能提供參考。
【圖文】：

首先利用三維建模軟件Pro/E建立拋送裝置實(shí)體模型，其中拋送葉輪需采用參數(shù)化建模，以便在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)的變量延拓至有限元模型。然后將拋送裝置腔體實(shí)體模型導(dǎo)入Gambit中進(jìn)行流道網(wǎng)格的劃分，采用混合網(wǎng)格并控制網(wǎng)格尺寸在（8~10）mm左右，流體旋轉(zhuǎn)區(qū)域網(wǎng)格細(xì)化，流道網(wǎng)格數(shù)為687533。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分物理環(huán)境為Mechanical，關(guān)聯(lián)中心缺省值粗糙，平滑度為中等，粗糙過度，細(xì)化網(wǎng)格劃分處理葉輪幾何物理量變化大的部位[7]，拋送葉輪結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)為27825。（a）流道區(qū)域網(wǎng)格（b）葉輪結(jié)構(gòu)網(wǎng)格圖1流體與結(jié)構(gòu)網(wǎng)格Fig.1FluidandStructureGrid2.2拋送裝置內(nèi)部流場數(shù)值計(jì)算采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對葉片式拋送裝置內(nèi)氣固兩相流場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，獲得物料和空氣流對拋送葉輪的壓力分布。拋送裝置內(nèi)流場計(jì)算區(qū)域分為葉輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域和非旋轉(zhuǎn)區(qū)域，葉輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)在動坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)速為2800r/min，非旋轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)在固定坐標(biāo)系。根據(jù)工況設(shè)定邊界條件。葉片式拋送裝置工作時內(nèi)部流場為物料和氣流兩相流場，所以采用Eulerian兩相流模型進(jìn)行數(shù)值模擬。選用有限體積法離散控制方程，湍流模型選用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε兩方程模型，，數(shù)值計(jì)算選用SIMPLE算法。計(jì)算區(qū)域入口設(shè)為速度入口，物料與氣流速度均為15m/s，出口設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為壓力邊界值。2.3基于流固耦合的靜力學(xué)計(jì)算流固耦合主要研究固體在流場作用下的變形以及變形的固體對流場的反作用[8]。相對拋送裝置內(nèi)部流場，拋送葉輪在流場中的變形微小，可忽略拋送葉輪變形后對流場的反作用，采用單向流固耦合的方法求解。拋送葉輪材料為Q235鋼，定義模型參數(shù)為：彈性模量（2.06×1011）Pa，泊松比0.3，密度為7.85×103kg·m-3。葉輪的工作時為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，需要約

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