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基于FLUENT的清扫车气路系统流场分析与结构优化
| 论文题名： | 基于FLUENT的清扫车气路系统流场分析与结构优化 |
| 关键词： | 清扫车;气路系统;内流场分布;吸嘴结构;流动除尘;结构优化 |
| 摘要： | 环保一直是困扰现代化城市建设与经济社会发展的现实难题。在居民生活水平全面提升的今天，整洁的城市容貌与干净的人居环境已成为全社会的共同诉求，加快环卫机械的产品开发与技术研究是推进城市环保设施建设的当务之急。道路清扫车作为现代城市路面清洁养护的主要工具，已经服役于市政环卫领域的大街小巷。但目前国产清扫车普遍存在清扫效率低、能量损失高等设计缺陷，究其原因主要是气路系统内流场的不合理分布所致。本文依托校企联合研发的清扫车项目，针对气路系统进行了流场仿真与结构优化改进的工作。 本文以近地端吸嘴为切入点，展开气路系统的特性研究。吸嘴是路面垃圾尘粒的入口通道，其自身的结构决定了内流场的分布，进而决定着作业的吸尘效率。在深入研究吸嘴工作介质空气与工作对象尘粒的基础上，利用参数化建模与计算流体力学（CFD）相结合的方法，对原始吸嘴模型的内流场进行数值模拟。根据仿真结果对特征面特征点的各项参数进行分析，对原始结构做出评价。基于参数化模型，利用CFD技术进一步探究吸嘴各结构参数对内流场分布的影响，以此提出了吸嘴结构的优化方案并通过再次流场仿真对吸嘴结构优化的有效性进行验证。基于DPM离散相模型，进行吸嘴内流场的两相流分析，对颗粒相运动轨迹进行追踪，结果显示吸尘效果良好。同时考虑清扫车的实际工况，分析了行车速度，吸嘴离地间隙对吸嘴吸尘性能的影响。 集尘系统位于清扫车气路系统的末端，能实现对携尘气流的分离和对垃圾尘粒的收集。除尘是集尘系统的主要功能，重力沉降是清扫车常用的一级除尘方法。在研究气流流动特性及尘粒运动规律的基础上对集尘箱的重力沉降机理进行了研究。基于CATIA平台，参照研究车型的结构参数建立了集尘箱的简化计算模型，利用FLUENT求解器对集尘箱的内流场进行了数值模拟。根据仿真结果提出了原始集尘箱流场分布的不合理之处，并尝试设计了一种兼具纵向与横向流动除尘的新型降尘罩，以实现对集尘箱内部结构的改进。改进模型的仿真结果显示，新型降尘罩对改善集尘箱内流场分布具有显著作用。最后利用试制样车进行简单的道路清扫试验，试验结果表明整车工作性能达标。 通过CFD技术的运用，本文的研究工作创新了气路系统产品设计与开发的新方式，可以为新型高效清扫车的研发提供一定的理论指导与设计参考。 |
| 作者： | 辛宇华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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