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原文传递高压清洗车路面清洗性能与参数优化研究

论文题名：	高压清洗车路面清洗性能与参数优化研究
关键词：	路面清洗;高压清洗车;清洗质量
摘要：	高压清洗车是城市路面清洁、路面维护和防治环境污染的专用车辆.研究发现目前国内生产的高压清洗车存在许多问题,其中最重要的问题是高压清洗参数设置无依据,完全依靠设计者的经验来确定,行业和国家也没有相关的理论标准.导致无法确定清洗参数是否合适,无法最大限度的发挥清洗车的清洗能力.本文研究了高压清洗车清洗相关参数和清洗效果的关系,对清洗进行优化.充分利用水射流的清洗能力、优化清洗参数,对提高清洗生产率、清洗效果、节约能源和水资源有重要的意义,在影响水射流路面清洗性能的参数方面,主要研究了两类参数,分别为喷嘴相关参数和清洗过程相关参数.首先从喷嘴的内部结构方面研究了喷嘴结构对清洗的影响,采用了数值模拟的方法,并对喷嘴内部结构进行了改进.其次,研究了清洗过程参数对清洗质量的影响.主要采用实验的方法确定了清洗参数和清洗效果之间的关系,并建立了相应的关系模型,进行了效果预测,对清洗质量进行了优化.本文主要做了以下几项工作: 1)喷嘴内部形状对射流的影响和优化通过数值模拟的方法,研究了喷嘴内部结构对出口性能的影响.计算了喷嘴中心线和出口的速度和动压分布、对称面和出口的湍动能分布.模拟结果发现,喷嘴内部收缩过渡区域的结构对流场特性影响明显.收缩区的尺寸突变使出口的速度和动压降低、湍动能增加,影响了射流的性能.根据数值模拟的结果,对喷嘴内部结构进行了改进,改进后的喷嘴出口速度和动压提高、湍动能降低,提升了喷嘴性能. 2)使用纯水射流进行路面清洗实验通过实验的方法研究了清洗过程参数与清洗效果的关系.采用清洗率作为清洗效果的评价参数,应用图像处理的方法计算清洗率,得到了一套清洗效果的评价方法.经过实验,分别得到了清洗压力、喷嘴移动速度、靶距和喷嘴安装角度与清洗率的关系. 3)清洗参数与清洗率关系模型的建立和清洗率的预测清洗参数与清洗率的关系十分复杂,而且参数之间互相影响,无法直接建立数学模型.采用AI方法建立了清洗参数与清洗率的关系模型.首先采用模糊逻辑的方法,建立了基于模糊推理的清洗率预测模型.同时建立了基于ANFIS网络的清洗率预测模型;分别采用三角形和高斯函数进行了训练和预测,并与模糊推理系统的预测数据一起进行了比较.结果发现,三角形成员函数的ANFIS系统预测效果最佳. 4)射流路面清洗的优化研究研究了清洗总体性能的优化目标,包括效果、效率、能量和水量.分别建立了优化目标与优化参数的关系.根据模型的特点,采用了多目标遗传算法来对清洗系统进行优化.分析了优化结果,给出了几种合适的权重分配参数和相应的优化目标、优化参数的值,并进行了实验验证. 通过以上工作,本文首次对路面清洗效果和清洗相关参数的关系进行了研究,提出了清洗效果的评价方法.采用了人工智能方法建立了清洗参数和清洗效果的关系模型,并对清洗质量进行了优化.得到了合理选择清洗参数,优化路面清洗的完整方法.不但对路面清洗的高效、节能有重要的意义,而且对国内高压清洗车的设计也提供了重要的指导依据.
作者：	高道明
专业：	车辆工程
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：	2006
正文语种：	中文