真空吸尘车气路系统优化设计与仿真分析

摘要

负压式真空吸尘车是继公路清扫车和吸扫式清洁车之后发展起来的一种集灰尘吸取、分离和运输为一体的高效除尘设备。它一般由吸尘系统、一次集尘箱、二次集尘箱、粉尘回收系统以及行走系统等组成。其中吸尘口和沉降室作为真空吸尘车气路系统最为关键的两个核心部件，它们的结构形式与吸尘和分离效率对吸尘车的工作性能有着决定性的影响。
　　 本文着重对真空吸尘车的气路系统进行研究，采取实体建模和计算流体力学相结合的方法对真空吸尘车的吸尘口和重力沉降室进行流场仿真分析与结构优化。首先在三维软件中建模，进行初步方案设计，然后导入到CFD中进行流场分析。仿真时采用非结构网格对吸尘口和沉降室进行网格划分，运用k-ε标准双方程作为湍流计算模型。通过对初始设计方案的流场仿真分析，得出影响吸尘和沉降效率的原因为初始结构所引起的不合理流场分布，然后根据分析结果进行方案改进直至得到理想的流场分布和设计方案。
　　 文章主要包括了以下两方面内容：
　　 1＞.吸尘系统的设计与分析：
　　 本文针对吸尘口作三个方面研究：一是分析尘粒在气流作用下的受力情况和起动过程，弄清影响尘粒起动的气流速度与灰尘粒度和密度之间的函数关系；二是通过简化吸尘口结构形式，提出一种基于吸尘口内部局部压力损失最小的计算方法；三是用计算流体力学(CFD)技术对不同结构吸尘口内的流场进行仿真分析，进行初步性能评估，从而提出合理的优化方案。
　　 2＞.除尘系统的设计与分析：
　　 本文从三个方面对重力沉降室进行研究：一是分析灰尘颗粒在气流中的运动和在层流中的沉降机理，提出重力沉降室结构尺寸设计的沉降临界公式；二是分析真空吸尘车上重力沉降室设计的特点及影响因素，提出真空吸尘车重力沉降室结构设计的方法；三是应用计算流体力学(CFD)技术对重力沉降室内流场进行仿真分析，找出不合理结构，通过改进，提高重力沉降室内尘粒分离的效能，达到设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国外真空吸尘车的研究现状及应用

1.3 国内真空吸尘车的研究现状及应用

1.4 本课题的研究内容

第二章 真空吸尘车及工作原理简介

2.1 真空吸尘车的分类与特点

2.2 真空吸尘车的总体结构

2.3 真空吸尘车气路系统的工作原理

2.4 真空吸尘车的工作参数

第三章 气路系统工作介质特性分析

3.1 空气的物理性质及流动规律

3.1.1 空气的物理性质

3.1.2 空气的流动规律

3.2 尘粒的特性及流体阻力

3.2.1 尘粒的特性

3.2.2 尘粒的流体阻力

第四章 尘粒运动机理与吸尘口的设计

4.1 尘粒在气流作用下起动机理的分析

4.1.1 紊流中尘粒的受力分析

4.1.2 尘粒的起跳过程

4.1.3 尘粒粒径与起动风速的关系

4.2 吸尘口结构的设计

4.2.1 吸尘口结构设计原则

4.2.2 吸尘口的结构参数

4.2.3 吸尘口结构的优化

第五章 吸尘口性能仿真分析与结构优化

5.1 计算流体力学概述

5.1.1 计算流体力学的应用领域

5.1.2 计算流体力学仿真流程

5.1.3 CFD软件结构

5.2 吸尘口仿真建模

5.2.1 物理模型

5.2.2 数学模型

5.3 吸尘口性能仿真分析

5.3.1 对初始吸尘口模型的流场分析

5.3.2 吸尘口结构的优化和分析

5.3.3 吸尘口流场仿真分析的校验

第六章 重力沉降室的仿真分析与优化设计

6.1 重力沉降除尘机理分析

6.1.1 气流质量守恒定律

6.1.2 颗粒的重力沉降运动过程

6.1.3 重力沉降分离机理

6.2 重力沉降室的结构设计

6.2.1 影响沉降室结构的因素

6.2.2 重力沉降室结构设计特点

6.2.3 重力沉降室结构尺寸的计算

6.3 重力沉降室主要性能指标

6.3.1 重力沉降室除尘效率

6.3.2 重力沉降室压力损失

6.4 重力沉降室结构仿真分析及改进

6.4.1 重力沉降室物理模型

6.4.2 初始重力沉降室流场仿真分析

6.4.3 重力沉降室结构的改进

第七章 总结与探讨

7.1 全文总结

7.2 对进～步工作的探讨

参考文献

致谢