割前脫聯(lián)合收獲機(jī)吸運(yùn)風(fēng)機(jī)降耗(1)

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為了降低氣吸式4ZTL．1 800割前摘脫稻(麥)聯(lián)合收獲機(jī)吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)的能耗，利用拉格朗日法的離散相模型對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)內(nèi)雜余物料的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得到了穎殼、短莖稈在石家莊風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，物料在石家莊市風(fēng)機(jī)內(nèi)葉輪的帶動(dòng)下沿軸向和徑向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)且速度逐漸增加，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到蝸殼時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變凡速度降低，且絕大部分雜余物料沿石家莊風(fēng)機(jī)出口的上壁排出。氣流攜帶物料及物料的逆流運(yùn)動(dòng)消耗一部分石家莊風(fēng)機(jī)的能量。且噪聲是能耗的喑B分，結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)研究，在石家莊風(fēng)機(jī)出U布置吸盧材料，使石家莊市風(fēng)機(jī)的噪聲降低。該研究為降低石家莊風(fēng)機(jī)的能耗提供參考依據(jù)。吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)是4ZT卜1800氣吸式割前摘脫稻(麥)聯(lián)合收獲機(jī)的重要組成部分，位于吸運(yùn)管路的末端，其基本功能是將來自初清選裝置的穎殼、短莖稈等雜余物料分離出來，實(shí)現(xiàn)初清選。但物料在吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律尚不清楚。國內(nèi)外對(duì)聯(lián)合收割機(jī)中輸送輕雜物的軸流離心石家莊風(fēng)機(jī)研究的較少，主要研究葉輪與機(jī)殼結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)輸送性能的影響。對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)的研究大多數(shù)集中在工業(yè)中用于輸送發(fā)電煙氣、紡織纖維、木片、糧食、粉料石家莊風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)和節(jié)流調(diào)節(jié)方式的節(jié)能效果上肛81。應(yīng)用Fluent軟件對(duì)工程中氣固兩相流進(jìn)行模擬計(jì)算中，廣泛采用將顆粒作為分散相處理的各種軌道和隨機(jī)軌道模型。本文嘗試?yán)美窭嗜辗ǖ碾x散相模型對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)內(nèi)雜余物料運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行試驗(yàn)研究，使石家莊市風(fēng)機(jī)噪聲獲得降低。
1數(shù)值模型
1．1吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)主要由吸運(yùn)管路、石家莊風(fēng)機(jī)蝸殼(入口直徑：230 mill，出口尺寸：155 Inm×256 mm)和葉輪(離心式、直葉片、葉片數(shù)目6片、葉輪直徑206 mm)等部分組成。
1．2物料運(yùn)動(dòng)的微分方程描述氣固兩相流動(dòng)系統(tǒng)中顆粒運(yùn)動(dòng)的微分方程為利用數(shù)值分析軟件Fluent6．3．2中的拉格朗日法的離散相模型對(duì)雜余物料進(jìn)行模擬跟蹤。雜余物料進(jìn)入吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)后，在氣流的作用下運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以根據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算，其中壓力項(xiàng)耦合采用PRESTO算法，其他項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式算法。
1．3數(shù)值計(jì)算的材料及邊界條件
1．3．1雜余物料的選擇根據(jù)聯(lián)合收獲機(jī)田間實(shí)際作業(yè)時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)排出的雜余物料只為稻殼和短莖稈(注：長莖稈和脫凈的穗頭經(jīng)復(fù)脫裝置排出)，本研究選擇的雜余物料如下：稻殼的真實(shí)比重為500 kg／m3，算術(shù)平均粒徑為3 mm，形狀系數(shù)咖為0．7t”1；無節(jié)短莖稈平均直徑3 mm，比重為3 920 kg／m3，形狀系數(shù)咖為0．4。數(shù)值計(jì)算中設(shè)定物料的質(zhì)量流量為0．2 kg／s，且初速度為0從入口進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)。
1．3．2邊界條件
1)石家莊風(fēng)機(jī)入口壓力分布。根據(jù)聯(lián)合收獲機(jī)田間作業(yè)時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速是2 000 r／min，在室內(nèi)試驗(yàn)中將吸運(yùn)石家莊風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為2 000 r／rain。試驗(yàn)中，通過使用三孔探針對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)入口斷面上的壓力采用等環(huán)面積法采40個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，獲得石家莊風(fēng)機(jī)入U(xiǎn)斷面(xy習(xí)z面)上的壓力分布規(guī)律為p-=一467．87—0．0 1 36x+0．22 1舢．0 1 52x2+0．067y2(4)式中厶)，-一斷面上點(diǎn)在邊界模型中的坐標(biāo)值。上述壓力場(chǎng)函數(shù)還需利用C語言編輯成用戶自定義UDF文件，并將其作為模擬計(jì)算的初始邊界條件導(dǎo)入到數(shù)值計(jì)算中。
2)葉輪區(qū)采用MRF運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系。
3)計(jì)算模犁的肇面條件。壁面附近的流動(dòng)區(qū)域應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的壁面函數(shù)來計(jì)算流體流動(dòng)的特性。動(dòng)靜交界面設(shè)置為interface，激活Coupled。