适用于免耕播种的叶片式抛送装置的数值模拟

为了揭示全秸秆覆盖地免耕播种机中叶片式抛送装置流场分布情况及出料直管处气流速度的影响因素,应用FLUENT软件对抛送装置进行了数值模拟,在原模型的基础上,对不同的叶片数、叶片直径、叶片倾角和叶轮转速进行对比模拟。模拟结果表明:壳体内气流速度沿叶轮径向方向由内向外逐渐升高,圆形壳体出料口处左侧的气流速度较右侧高;4叶片内部速度矢量及A截面的气流速度分布较叶片数3和5均匀;抛送叶轮转速越高、叶片直径越大,A截面气流速度越高;叶片后倾10°,更有利于秸秆物料抛送。     

叶片式抛送装置噪声试验研究

叶片式抛送装置广泛应用于牧草加工、谷物脱粒及秸秆粉碎还田等机械中,噪声高是叶片式抛送装置实际应用时的主要问题之一。为此,采用试验方法,通过对空载和负载时叶片式抛送装置的噪声进行实测,并对噪声信号进行频谱分析,结果表明:空载和负载叶片式抛送装置的噪声信号频谱结构非常相似,主要噪声源均为气动噪声,且都是旋转噪声,机械振动噪声及不平衡引起的噪声对整机噪声贡献不大;加入物料后主频频率略有增大,除了出料口气动噪声降低外,其余各测点噪声增大。     

叶片式抛送装置试验台的研制与试验研究

为了深入了解农业纤维物料的抛送机理,进而降低抛送装置的功耗,增加抛送距离,研制了不同外径、宽度、叶片倾角以及转速的叶片式抛送装置试验台。同时,对各种设计参数下叶片式抛送装置的气流流场、所消耗的功耗以及抛送距离进行了试验研究,为确定叶片式抛送装置最佳工作参数提供了依据。     

叶片式抛送装置出料管内物料运动仿真与结构改进

为了提高叶片式抛送装置的输送效率、增加抛送距离,通过理论分析建立了出料管内物料运动的数学模型;基于此模型采用计算流体力学软件Fluent中的欧拉-拉格朗日法对抛送装置内气固两相流动进行数值仿真,并将仿真结果与高速摄像实测结果比较验证其可靠性;在分析了物料运动规律基础上,对出料管截面形状、出料直管段高度及弯管段形状的不同变化进行了对比模拟。研究结果表明:圆形截面出料管最合理,方形截面次之,矩形截面最不合理;出料直管高度的最佳取值区间为[500,1 000]mm;弯管上壁为两段圆弧结合较一段圆弧阿基米德螺线、对数螺线及水平轴抛物线等更有利于输送物料。     

结构参数对秸秆揉碎机抛送装置气动噪声的影响分析

针对目前秸秆揉碎机抛送装置存在噪声大问题,为了在设计阶段预测其结构参数对气动噪声的影响规律,采用计算流体力学与声比拟理论相结合的方法对饲草揉碎机抛送装置的气动噪声进行了数值计算,通过气动噪声试验进行了验证。基于此分析叶片数、叶片倾角及出料管高度对气动噪声的影响规律。研究表明:①出料口计算与实测总声压级差值为1.11 dB(A);进料口计算与实测值差值为0.50 dB(A),仿真与实测结果误差较小,可见气动噪声数值计算结果可信。②抛送部分叶片的角度对进料口噪声影响小、对出料口影响大,进出料口在3个叶片时产生的噪声都最低,增加出料管高度可降低装置尤其是进料口处的气动噪声。该研究可为秸秆揉碎机结构声优化设计提供参考。     

锤片式揉碎机气流场数值模拟与试验

为研究揉碎机锤片结构参数与揉碎效率之间的关系,实现高效能揉碎,从空气动力学角度出发,分析在T型结构锤片的激励下,揉碎机内腔气流场结构与物料运动之间的关系。运用计算流体动力学（CFD）技术,分析揉碎机内腔气流场的压力场分布形态和速度场分布形态。模拟结果表明：揉碎机内腔气流轴向速度梯度较大,环流层的悬浮输送特性有利于物料充分揉搓和输送,整个揉碎室内从入料口到出料口轴向气流速度逐渐变大,流场速度梯度明显。设计验证试验,对模拟所得的风速与试验测得的值相比较,结果表明,仿真值与试验值变化趋势基本一致,二者最大相对误差为8%。     

甘薯秧回收机抛送装置气固耦合模拟与试验优化

为解决甘薯秧回收机抛送功耗高的问题,同时提高抛送装置抛送性能及甘薯秧回收率,对回收机抛送装置的风机结构及工作参数进行优化设计。分析抛送装置甘薯秧动力学特性及功耗影响因素,应用CFD-DEM气固耦合法对抛送装置的输送过程进行数值模拟,揭示回收机内气流速度场分布和碎甘薯秧运动规律。以抛送装置比功耗、甘薯秧回收率、抛送速度为试验目标,风机转速、叶片数、叶片倾角为试验因素进行三因素三水平中心组合仿真优化试验并进行试验验证。优化试验结果表明：当风机转速为880r/min、叶片数为3、叶片倾角为7°时,抛送装置比功耗、甘薯秧回收率及抛送速度分别为718m2/s2、92.79%、5.96m/s。对比试验表明抛送装置优化改进后比功耗降低15.83%,甘薯秧回收率提高1.75%,抛送速度提高5.49%。     

纵轴流清选装置混合流场数值模拟与优化试验

清选装置性能决定着收获机的作业性能,为了克服纵轴流全喂入风筛式清选装置单风道离心风机气流场不均匀的缺点,对风机、脱粒滚筒产生的混合流场进行三维数值模拟,提出纵轴流全喂入双风道六出风口风机的改进结构,并分析结构改进后振动筛面的气流速度对全流域气流分配的影响。同时,对改进后清选装置进行风机转速、风机入射倾角、鱼鳞筛夹角3因素正交优化,分析了各因素对气流场的影响规律,得到最优参数组合:当风机入射倾角30°、鱼鳞筛夹角40°、风机转速1 900 r/min时,更利于高负荷高效率清选。最后,通过田间试验验证了双风道结构和优化试验的准确性,水稻籽粒损失率0.91%,含杂率0.87%,小麦籽粒损失率0.82%,含杂率0.76%。     

基于Fluent的9R-40揉碎机内流场仿真与研究

锤片式揉碎机作为一种重要的秸秆饲料加工机械而被广泛地应用在饲料生产作业中。为研究揉碎机内部流场结构信息,运用计算流体力学软件Fluent对锤片式揉碎机内流场进行三维数值模拟,得到转子转速为2 800 r/min时揉碎机内流场的压力场结构信息和速度场结构信息。结果显示:气流高速区出现在抛送叶片的背风面,大小为60m/s;低速区出现在揉碎机转子中心处,大小为12m/s。压力最低区域在揉碎室与抛送室交界处锤架板之间转子中心附近,压力最高区域在锤片末端和抛送室下机壳内壁附近。揉碎室和抛送室交界处存在明显压降和紊流,有利于物料在气流的带动下从抛送室内抛出。抛送室区域存在涡流,且出料管处产生回流,容易造成物料堵塞,导致物料不易被抛出或二次揉碎,增加能耗。本研究通过对揉碎机内流场进行三维数值模拟,直观地显示其内部的静压力场和速度场结构信息;研究了物料在揉碎机内部的运动规律,为揉碎机流场结构优化提供了依据,继而为优化机具、提高整机效率提供理论基础。     

9QS-2.7型自走式青贮机抛送装置的设计

9QS-2.7型自走式青贮机抛送装置作为整机中的功能性部件,在青贮机作业过程中起着很关键的作用,其结构和参数的合理性是保证物料抛送顺畅、达到抛送高度和抛送距离的重要条件。本文概括分析了目前国内外使用较为普遍的抛送装置,结合9QS-2.7自走式青贮机的特点,根据多次的场地试验和对比设计出符合本机要求的抛送装置。     

盘吸式播种机吸盘流场性能分析与优化

盘吸式穴盘育苗播种机是设施农业生产机械化的重要装备,其吸盘结构与真空气室的流场特性对吸排种性能具有显著影响.在传统的吸盘设计与研究中均采用测点试验方法,其不能形象、准确描述内部流场规律.本文利用CFD方法对不同结构形式吸盘的流场进行分析,并对吸盘结构进行优化设计.数值模拟与样机试验表明,改进后的吸盘内部流场与压力场均匀,各吸嘴口处流速一致性明显提高,为吸盘的设计提供了新思路.     

轴流泵叶轮内部流场的数值模拟

为了进一步提高轴流泵叶轮的设计精度与性能,通过CFD数值模拟软件FINE,应用时均Navierst- okes控制方程,标准模型和SIMPLE算法,对轴流泵叶轮内三元粘性流动进行了数值模拟.获得了叶轮内部的相对总压分布和速度矢量分布;分析了转轮内部流场分布规律,揭示了叶端间隙流动和叶轮流场的相互影响.研究有助于认识叶轮轮内真实流动现象,为改善设计提供了可视化数据支持.     

离心式叶轮内紊流流场数值分析及PIV测试

采用RNGk-ε紊流模型计算了闭式叶轮以及相对应的半开式叶轮内部的三维紊流流场。计算结果表明，闭式叶轮在小流量工况时，叶片吸力面存在大范围的回流，最优工况和大流量工况叶片压力面进口前沿为低速区，进口前靠前盖板侧存在漩涡。开式叶轮间隙中存在的回流导致叶轮中叶片上下两个明显的回流区，与封闭式叶轮相比最优工况点流量和扬程下降，效率下降达18%。为满足PIV测试的要求设计了透明离心泵。二维PIV测试的结果能较好地验证紊流计算的结果，同时也说明，即使在最优工况下叶轮中各叶槽问的流动也有明显的差别。     

开式离心泵全流场数值模拟

介绍了开式叶轮的设计方法,确定了泵的主要设计参数。详细论述了开式离心泵全流道模型的建立方法,采用FLUENT软件对轴向间隙分别为0.5,0.75,1,1.25和1.5mm的开式离心泵进行全流场数值模拟,计算时采用雷诺时均方程和标准k-ε湍流模型,应用SIMPLE算法,对比分析泵内部静压力和速度,分析轴向间隙对开式离心泵内流场、空化性能、扬程及效率的影响,得出随着轴向间隙的增大,开式离心泵的抗空化性能、扬程和效率降低的结论,为开式离心泵的优化设计提供了有价值的参考。     

离心泵叶轮内部湍流流场的数值模拟

为了进一步探索泵叶轮内部三维流场的参数、为泵的设计提供理论依据，以IB50-32-250离心泵叶轮的设计参数为依据．根据叶轮内部湍流流动的通用方程建立湍流模型，利用ANSYS8．0对离心泵叶轮内部流场的速度、压力进行数值模拟，初步得出了叶轮内部流场主要特征和分布规律．对研究流体机械叶轮部件内部的流动情况具有参考价值。     

喷杆喷雾机风助风筒流场分析与结构优化

针对气流辅助式喷杆喷雾机的风助风筒原始设计中存在耗气量大、效率低、风速变异系数大的缺点,采用计算流体动力学（CFD）对风助风筒内外流场的三维区域进行了仿真。仿真结果表明：原型风筒内流场存在强旋流、流道窄的缺点,并导致工作外流场风速变异系数大。针对上述两种流场的问题,提出改进设计方案：对于外流场风速变异系数大的问题,采用减小出口尺寸和出口间距,可大大减小风速变异系数,但不能从根本上改变流场结构;为克服内流场强旋流、流道窄的不足,在上述结构参数优化基础上,增加导流板装置,减小速度变异较大区域的出口间距,最终优化结果满足设计要求。样机试验表明设计方案实现了高效和风速变异小的风幕。     

离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证

基于N—S方程和标准的k-ε紊流模型,对一比转数ns=96的离心泵叶轮内部的流动情况进行了数值模拟,模拟软件对3个典型工况进行计算,得到了叶轮内的速度和压力分布,并和PIV实验结果比较,两者在总体上是一致的。     

长中短叶片复合叶轮离心泵流动数值模拟

基于雷诺时均N-S方程和S-A湍流模型对具有长中短叶片的复合叶轮离心泵内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析,获得了过流部件内部的速度场、压力场的分布规律。由于蜗壳和叶轮的联合作用,叶轮通道内流动都是不对称的,除了靠近喉部叶轮通道外,其他两个通道内液流流动的规律和单通道内比较相似,易产生回流的位置也是在长叶片吸力边进口处,靠近长叶片压力边的中部,及靠近吸力边出口处的短叶片通道内;蜗壳对于靠近喉部流道内的流动影响比较大,靠近蜗壳喉部叶轮出口处的相对速度较大,同时在靠近蜗壳喉部的叶轮出口处的通道内较易形成回流区域;叶轮中的静压和总压从进口到出口逐渐增加;从叶轮出口流出的液流在进入蜗壳中时,在蜗壳靠近壁面处有形成旋涡的趋势,蜗壳中的液流螺旋形地向前运动。