吸扫车吸嘴卷吸尘粒流动数值模拟及模糊灰色关联分析

摘要

随着城市的发展，城市道路上产生大量灰尘颗粒。传统的人工清扫不仅清扫效率低，而且清扫工人工作时会产生大量的灰尘严重威胁清扫工人的身体健康。为此，环卫吸扫车是一种高效率的清洁方案。气力输送系统是干式环卫吸扫车中最核心和复杂的部件，能否正常有效的工作以及吸尘除尘效率的高低将直接决定了吸扫车的工作性能。本文以建设机械关键技术国家重点实验室开放基金项目[SKLCM2014-8]和湖南省重点学科开放基金项目[2015KFJJ003]为依托，采用计算流体力学的方法对负压吸拾作用下环卫洗扫车气流卷吸颗粒床层的多相流动机理进行研究，为负压吸拾作用下环卫洗扫车气力输送系统的优化设计提供参考。本文的主要工作如下所示:
　　(1)针对干式环卫吸扫车的吸嘴进行了建模和数值模拟，得到吸嘴内部流场分布、尘粒的运动轨迹及驻留时间，然后进行优化研究。结果表明，原吸嘴中尘粒驻留时间最长为5.09s，改进后的新型吸嘴中尘粒最长驻留时间为6.23s，这主要是由于吸嘴右端下部添加了隔板。
　　(2)应用正交实验设计的方法，研究了具有代表性的三个因素（环境温度、颗粒直径和吸拾压力）对压力场、流场、雷诺数场、灰尘颗粒驻留时间和流场最大速度的影响。结果表明:直径较大的灰尘颗粒有利于灰尘的沉积，但是若灰尘颗粒直径较大超出了扫洗车的吸拾颗粒直径范围，则降低了扫洗车的吸拾效果，同时若吸拾负压过大，虽然可以扩大扫洗车的吸拾颗粒直径范围，但是会降低颗粒驻留时间，同样会降低扫洗车的吸拾效果;吸拾负压与流场最大速度呈正相关关系，吸拾负压越大，流场的最大速度越大，则吸拾灰尘颗粒的直径越大。
　　(3)采用模糊隶属度余弦值和欧氏距离公式建立了模糊灰色关联分析模型，对环境温度、灰尘颗粒直径和吸拾负压等因素对灰尘颗粒的驻留时间和流场最大速度影响程度进行分析。结果表明:灰尘颗粒直径对灰尘颗粒驻留时间的影响最大，吸拾负压对灰尘颗粒驻留时间的影响次之，环境温度对灰尘颗粒驻留时间的影响最小;环境温度对流场最大速度的影响最大，灰尘颗粒直径对流场最大速度的影响次之，吸拾负压对流场最大速度的影响最小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 吸扫车国内外研究现状

1．3 灰色关联理论研究现状

1．4 主要内容与论文框架

第2章 吸扫车吸嘴卷吸尘粒流动数值模拟及优化研究

2．1 吸扫车工作原理

2．2 吸扫车吸嘴卷吸尘粒流动模型建立

2．2．1 物理模型

2．2．2 数学模型

2．2．3 模型仿真设置

2．3 流场模拟结果分析

2．3．1 优化前流场模拟结果分析

2．3．2 优化后流场模拟结果分析

2．4 本章小结

第3章 吸扫车吸嘴吸拾仿真正交实验研究

3．1 正交实验设计原理

3．2 吸拾仿真正交实验

3．3 吸拾仿真正交实验设计结果分析

3．3．1 压力场分析

3．3．2 流场分析

3．3．3 雷诺数场分析

3．3．4 灰尘颗粒驻留时间分析

3．3．5 流场最大速度分析

3．4 本章小结

第4章 吸扫车吸嘴吸拾性能模糊灰色关联分析

4．1 模糊灰色关联模型

4．2 模糊灰色关联模型应用

4．2．1 灰尘颗粒驻留时间模糊灰色关联分析

4．2．2 流场最大速度模糊灰色关联分析

4．3 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文和参与课题

致谢