基于数值模拟与风洞试验的旋风分离式集沙仪优化设计

• 作者: 赵满全 黄炎
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 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
• 年，卷（期）: 2015,（16）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 50-56
• 页数: 7页
• 分类号: S237
• 字数: 5382字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.16.008

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。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵满全	内蒙古农业大学机电工程学院	118	998	15.0	26.0
2	黄炎	内蒙古农业大学机电工程学院	8	38	4.0	6.0