割前脱联合收获机吸运风机降耗(1)

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为了降低气吸式4ZTL．1 800割前摘脱稻(麦)联合收获机吸运石家庄风机的能耗，利用拉格朗日法的离散相模型对石家庄风机内杂余物料的运动进行了数值计算，得到了颖壳、短茎秆在石家庄风机内的运动规律，物料在石家庄市风机内叶轮的带动下沿轴向和径向进行运动且速度逐渐增加，当运动到蜗壳时，运动方向发生改变凡速度降低，且绝大部分杂余物料沿石家庄风机出口的上壁排出。气流携带物料及物料的逆流运动消耗一部分石家庄风机的能量。且噪声是能耗的喑B分，结合数值计算结果进行试验研究，在石家庄风机出U布置吸卢材料，使石家庄市风机的噪声降低。该研究为降低石家庄风机的能耗提供参考依据。吸运石家庄风机是4ZT卜1800气吸式割前摘脱稻(麦)联合收获机的重要组成部分，位于吸运管路的末端，其基本功能是将来自初清选装置的颖壳、短茎秆等杂余物料分离出来，实现初清选。但物料在吸运石家庄风机内的运动规律尚不清楚。国内外对联合收割机中输送轻杂物的轴流离心石家庄风机研究的较少，主要研究叶轮与机壳结构参数对石家庄风机输送性能的影响。对石家庄风机的研究大多数集中在工业中用于输送发电烟气、纺织纤维、木片、粮食、粉料石家庄风机的选型设计和节流调节方式的节能效果上肛81。应用Fluent软件对工程中气固两相流进行模拟计算中，广泛采用将颗粒作为分散相处理的各种轨道和随机轨道模型。本文尝试利用拉格朗日法的离散相模型对石家庄风机内杂余物料运动进行数值模拟，并根据数值计算结果对石家庄风机的噪声进行试验研究，使石家庄市风机噪声获得降低。
1数值模型
1．1吸运石家庄风机吸运石家庄风机主要由吸运管路、石家庄风机蜗壳(入口直径：230 mill，出口尺寸：155 Inm×256 mm)和叶轮(离心式、直叶片、叶片数目6片、叶轮直径206 mm)等部分组成。
1．2物料运动的微分方程描述气固两相流动系统中颗粒运动的微分方程为利用数值分析软件Fluent6．3．2中的拉格朗日法的离散相模型对杂余物料进行模拟跟踪。杂余物料进入吸运石家庄风机后，在气流的作用下运动，其运动规律可以根据式(1)进行计算，其中压力项耦合采用PRESTO算法，其他项采用二阶迎风格式算法。
1．3数值计算的材料及边界条件
1．3．1杂余物料的选择根据联合收获机田间实际作业时石家庄风机排出的杂余物料只为稻壳和短茎秆(注：长茎秆和脱净的穗头经复脱装置排出)，本研究选择的杂余物料如下：稻壳的真实比重为500 kg／m3，算术平均粒径为3 mm，形状系数咖为0．7t”1；无节短茎秆平均直径3 mm，比重为3 920 kg／m3，形状系数咖为0．4。数值计算中设定物料的质量流量为0．2 kg／s，且初速度为0从入口进入石家庄风机。
1．3．2边界条件
1)石家庄风机入口压力分布。根据联合收获机田间作业时石家庄风机的实际工作转速是2 000 r／min，在室内试验中将吸运石家庄风机的转速设定为2 000 r／rain。试验中，通过使用三孔探针对石家庄风机入口断面上的压力采用等环面积法采40个点进行测量，获得石家庄风机入U断面(xy习z面)上的压力分布规律为p-=一467．87—0．0 1 36x+0．22 1舢．0 1 52x2+0．067y2(4)式中厶)，-一断面上点在边界模型中的坐标值。上述压力场函数还需利用C语言编辑成用户自定义UDF文件，并将其作为模拟计算的初始边界条件导入到数值计算中。
2)叶轮区采用MRF运动参考坐标系。
3)计算模犁的肇面条件。壁面附近的流动区域应用标准的壁面函数来计算流体流动的特性。动静交界面设置为interface，激活Coupled。