| 基于数值模拟与风洞试验的旋风分离式集沙仪优化设计 |
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| 引用本文： | 黄炎,赵满全.基于数值模拟与风洞试验的旋风分离式集沙仪优化设计[J].农业工程学报,2015,31(16):50-56. |
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| 作者姓名： | 黄炎 赵满全 |
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| 作者单位： | 1. 内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018; 2. 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124;,1. 内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特 010018; |
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| 基金项目： | 内蒙古自然科学基金"播种作业方式对农田土壤风蚀影响的测试及其机理研究"项目（2012MS0307） |
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| 摘 要： | 为了解风蚀风沙运动规律,提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文在Fluent平台中建立了旋风分离式集沙仪有限元模型,基于RNG k-ε模型和雷诺应力模型对旋风分离式集沙仪进行数值分析,并对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验。通过有限元分析,得到了其内部气相运动规律,观察到集沙仪升气管附近气流强度较大,其内部有"短路流"存在。同时,通过对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行数值模拟,得到结构参数为:筒体直径50 mm;锥体段高度125 mm的旋风分离式集沙仪集沙盒底部具有较小的湍动能和向上轴向速度,其大小分别为0.99 m2/s2和1.48 m/s。另外,分别对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验,得到了改变筒体直径与锥体段高度引起集沙盒底部湍流强度的改变,从而对集沙效率有一定影响,相比较筒体直径而言,锥体段高度对集沙效率影响更明显;集沙盒底部湍动能和向上轴向速度较小的集沙仪,集沙效率较高,具有良好的分离性能。结合数值模拟和风洞试验确定了集沙盒底部湍动能、向上轴向速度为目标函数,根据目标函数,优化设计了集沙盒直管的长度,确定了集沙盒直管长16 mm的旋风分离式集沙仪可以降低集沙盒底部湍动能和向上轴向速度,理论上可以提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文研究结果可为进一步提高旋风分离式集沙仪性能提供依据。
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| 关 键 词： | 有限元分析 优化 效率 旋风分离式集沙仪 风洞试验 目标函数 |
| 收稿时间： | 2015/6/26 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2015/7/27 0:00:00 |
Optimization design of performance test of cyclone separator sand sampler based on numerical simulation and wind erosion tunnel experiment |
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| Huang Yan and Zhao Manquan.Optimization design of performance test of cyclone separator sand sampler based on numerical simulation and wind erosion tunnel experiment[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2015,31(16):50-56. |
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| Authors: | Huang Yan and Zhao Manquan |
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| Institution: | 1. College of Mechanical and Electrical Engineering of Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China; 2. College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology of Beijing University of Technology, Beijing 100124, China and 1. College of Mechanical and Electrical Engineering of Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | finite element analysis optimization efficiency cyclone separator sand sampler wind tunnel test objective function |
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