割前脫聯合收獲機吸運風機降耗(1)

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為了降低氣吸式4ZTL．1 800割前摘脫稻(麥)聯合收獲機吸運石家莊風機的能耗，利用拉格朗日法的離散相模型對石家莊風機內雜余物料的運動進行了數值計算，得到了穎殼、短莖稈在石家莊風機內的運動規律，物料在石家莊市風機內葉輪的帶動下沿軸向和徑向進行運動且速度逐漸增加，當運動到蝸殼時，運動方向發生改變凡速度降低，且絕大部分雜余物料沿石家莊風機出口的上壁排出。氣流攜帶物料及物料的逆流運動消耗一部分石家莊風機的能量。且噪聲是能耗的喑B分，結合數值計算結果進行試驗研究，在石家莊風機出U布置吸盧材料，使石家莊市風機的噪聲降低。該研究為降低石家莊風機的能耗提供參考依據。吸運石家莊風機是4ZT卜1800氣吸式割前摘脫稻(麥)聯合收獲機的重要組成部分，位于吸運管路的末端，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，實現初清選。但物料在吸運石家莊風機內的運動規律尚不清楚。國內外對聯合收割機中輸送輕雜物的軸流離心石家莊風機研究的較少，主要研究葉輪與機殼結構參數對石家莊風機輸送性能的影響。對石家莊風機的研究大多數集中在工業中用于輸送發電煙氣、紡織纖維、木片、糧食、粉料石家莊風機的選型設計和節流調節方式的節能效果上肛81。應用Fluent軟件對工程中氣固兩相流進行模擬計算中，廣泛采用將顆粒作為分散相處理的各種軌道和隨機軌道模型。本文嘗試利用拉格朗日法的離散相模型對石家莊風機內雜余物料運動進行數值模擬，并根據數值計算結果對石家莊風機的噪聲進行試驗研究，使石家莊市風機噪聲獲得降低。
1數值模型
1．1吸運石家莊風機吸運石家莊風機主要由吸運管路、石家莊風機蝸殼(入口直徑：230 mill，出口尺寸：155 Inm×256 mm)和葉輪(離心式、直葉片、葉片數目6片、葉輪直徑206 mm)等部分組成。
1．2物料運動的微分方程描述氣固兩相流動系統中顆粒運動的微分方程為利用數值分析軟件Fluent6．3．2中的拉格朗日法的離散相模型對雜余物料進行模擬跟蹤。雜余物料進入吸運石家莊風機后，在氣流的作用下運動，其運動規律可以根據式(1)進行計算，其中壓力項耦合采用PRESTO算法，其他項采用二階迎風格式算法。
1．3數值計算的材料及邊界條件
1．3．1雜余物料的選擇根據聯合收獲機田間實際作業時石家莊風機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復脫裝置排出)，本研究選擇的雜余物料如下：稻殼的真實比重為500 kg／m3，算術平均粒徑為3 mm，形狀系數咖為0．7t”1；無節短莖稈平均直徑3 mm，比重為3 920 kg／m3，形狀系數咖為0．4。數值計算中設定物料的質量流量為0．2 kg／s，且初速度為0從入口進入石家莊風機。
1．3．2邊界條件
1)石家莊風機入口壓力分布。根據聯合收獲機田間作業時石家莊風機的實際工作轉速是2 000 r／min，在室內試驗中將吸運石家莊風機的轉速設定為2 000 r／rain。試驗中，通過使用三孔探針對石家莊風機入口斷面上的壓力采用等環面積法采40個點進行測量，獲得石家莊風機入U斷面(xy習z面)上的壓力分布規律為p-=一467．87—0．0 1 36x+0．22 1舢．0 1 52x2+0．067y2(4)式中厶)，-一斷面上點在邊界模型中的坐標值。上述壓力場函數還需利用C語言編輯成用戶自定義UDF文件，并將其作為模擬計算的初始邊界條件導入到數值計算中。
2)葉輪區采用MRF運動參考坐標系。
3)計算模犁的肇面條件。壁面附近的流動區域應用標準的壁面函數來計算流體流動的特性。動靜交界面設置為interface，激活Coupled。