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原文传递真空吸尘车吸尘和沉降性能研究与结构优化

论文题名：	真空吸尘车吸尘和沉降性能研究与结构优化
关键词：	真空吸尘车;最佳吸尘;沉降性能;结构优化;数值模拟
摘要：	垃圾颗粒是城市大气颗粒污染和水体污染的重要来源之一，随着城市建设的快速发展和人们对生态环境质量要求的不断提高，使用扫路车实现机械化清扫是城市路面清扫保洁作业发展的必然趋势。真空吸尘车作为一种新型环保清扫装备在垃圾清扫作业中得到了广泛的应用。目前，对真空吸尘车运行机理的认识主要集中于通过简单的实验和数值模拟来理解其气流流场，真空吸尘车的设计主要依靠经验数据，具有较强的主观性，很难达到最佳吸尘和除尘效果。因此，开展真空吸尘车吸尘性能和沉降性能研究，为深入认识真空吸尘车的运行机理，改进真空吸尘车的设计并提高其清扫作业性能提供了理论指导，对真空吸尘车的研发具有重要的理论与工程实际意义。　　本文以真空吸尘车吸尘口和沉降箱体为研究对象，通过理论分析、数值计算模拟和实验三个方面的努力，进行了真空吸尘车吸尘性能和沉降性能的分析研究，并在此基础上，开展了真空吸尘口和沉降箱体的结构优化设计。论文主要研究内容和成果总结如下：　　(1)真空吸尘车主要性能评价指标　　结合真空吸尘口和沉降箱体的功能特点，提出了真空吸尘车吸尘性能和沉降性能的主要评价指标，性能评价指标的提出，为后续研究奠定了基础。针对真空吸尘车吸尘与除尘过程的本质特征，分析了开展吸尘和沉降性能研究与结构优化设计的方法。　　(2)真空吸尘口的吸尘性能与结构优化研究　　围绕颗粒群的起动特性，分析了颗粒密度、粒径和形状对颗粒起动风速的影响。基于二维平面势流点汇理论，运用镜像方法建立了吸尘口流场解析模型，对吸尘特性进行了理论分析，揭示了吸尘口贴近水平地面区域气流流动的内在规律，获得了关于吸尘性能的初步认识；以气固两相流理论为基础，建立吸尘车气固两相流场模型，使用数值计算方法分析了吸尘车前进作业速度、吸尘口进出口压降和不同类型的粉尘颗粒对真空吸尘口内气固两相流动特征及其吸尘性能的影响。最后，根据理论分析和数值计算模拟的结果，对真空吸尘口的结构进行了优化研究，优化后的真空吸尘口的吸尘性能得到了显著的提升。　　(3)沉降箱体的沉降性能研究及结构优化设计　　基于重力沉降理论，建立了沉降箱体的理论沉降解析模型，系统分析了沉降箱体的分离沉降特性及其主要影响因素；使用数值计算方法分析了沉降箱体内的气固两相流动特征，揭示了粉尘颗粒的运动轨迹及颗粒在沉降箱体底部散落分布的特点，系统研究了沉降箱体的进口气流速度、不同类型的粉尘颗粒、有效沉降长度和气流进口圆管高度等对沉降性能的影响。最后，根据对沉降箱体内的气固两相流动特征和粉尘颗粒捕集机理的认识，在理论分析和仿真研究的基础上，开展了沉降箱体的结构优化设计，为提高真空吸尘车的综合性能提供了有效的解决途径。　　(4)真空吸尘车的实验研究　　以真空吸尘口和沉降箱体为主要研究对象，在不同的工况条件下，进行了真空吸尘口流场测量、管道特性测量以及吸尘和除尘性能实验；基于仿真分析的结构优化设计方案，进行了真空吸尘口和沉降箱体的改进设计实践。通过实验与仿真的对比，验证了真空吸尘口与沉降箱体仿真模拟计算的有效性和可靠性。
作者：	吴勃夫
专业：	机械工程
导师：	陈杰
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文