[发明专利]一种基于CFD设计扫路车气力输送系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，尤其涉及一种基于CFD(Computationalfluiddynamics，计算流体力学)的扫路车气力输送系统设计方法。

背景技术

如图1所示，扫路车气力输送系统主要包括集成箱01、风机02、吸筒03和吸嘴04。扫路车采用真空负压吸尘，由风机02对集尘箱01抽吸产生负压，集尘箱01通过吸筒03连接吸嘴04，吸嘴04在路面形成负压，捕获路面垃圾。

目前，扫路车气力输送系统的设计，主要依靠经验，先制造样机，然后对样机进行试验，发现问题，进行改进，循环往复多次，逐渐达到一定的性能要求。样车生产费用及试验费用都很高，不利于节约成本，并且会延长产品的研发及生产周期。

经检索，至今尚未见基于CFD的扫路车气力输送系统设计方法的相关技术，只有一些文献提到气力输送系统部分组件的CFD优化。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种基于CFD设计扫路车气力输送系统的方法，目的在于改变传统的纯粹依靠经验设计气力输送系统的方法，将计算流体力学技术手段融入到气力输送系统的设计工作中，进行气力输送系统设计的创新，使设计者有理论可依，并且可以直观的观察气力输送系统各部位的流动情况、提取流体参数，杜绝盲目依靠经验，增强设计方案的可靠性，并提高设计的效率，缩短设计的周期，降低研发及试验成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于CFD设计扫路车气力输送系统的方法，所述扫路车气力输送系统包括集成箱、风机、吸筒和吸嘴；所述方法是基于CFD流体模拟软件实现，该方法的具体包括以下步骤：

1)建立扫路车气力输送系统原始模型；

2)根据上述扫路车气力输送系统原始模型建立除风机外的系统阻力模型，对该系统阻力模型进行分析优化，具体分析优化的步骤如下：

a、建立上述系统阻力模型，导入CFD前处理器，划分网格，设置风机入口与集尘箱连接处截面为“pressure-outlet”，吸嘴周边拓展区域入口面为“pressure-inlet”，生成网格文件，导入CFD求解器；

b、在CFD求解器中，“pressure-outlet”值为预估的负压，“pressure-inlet”值为0Pa，选用稳态压强基求解器、标准k-ε双方程湍流模型、选用simple控制方程、设置控制参数和残差控制，进行运算分析；

c、对系统阻力模型进行优化，通过改变系统阻力模型的尺寸、形状、光滑过渡的方法，减小或消除湍流强度大的区域，并根据集尘箱存在的涡流区较小，集成箱内部气流速度较低，而且集成箱内部的底部为低速区域为选取标准，选取出若干个优化的系统阻力模型；

d、从原始的系统阻力模型与多个优化的系统阻力模型中选出较好的若干个模型，具体方法如下：通过模拟画出每个模型的系统阻力曲线，选取曲率最低同时静压变化缓和、突变少，而且吸嘴底部气流速度≥公式1中U，且分布较广，吸筒内部的气流速度≥公式1中V₀，且分布较广的若干个模型；