速度分析:速度矢量图是反映流场内部速度变化、旋涡、回流等的有效手段,也是体现流场整体趋势的常用方法。依据吸尘器的结构特点,提取纵向截面的仿真信息进行分析研究。
由图3-6、图3-7可知,气流颗粒由入口流入吸尘器两壁面后速度为32 m/s,到达主桶壁后内部气流为35 m/s。排气口速度为29 m/s。风刀口壁面附近有旋涡。
图3-6 纵截面速度等值线
图3-7 纵截面速度矢量图
由图3-8可知,气流在吸尘器进出口大气压差的作用下,由进气口流入吸尘器,由于体积突然减小,引起气压突变,进而快速上升,此后气流到达主桶壁之后由于体积变化引起局部涡旋,最后到达出口。
由进气壁两边进入的粉尘为大小质量不等的颗粒,为了揭示粉尘流经吸尘器的运动规律,考虑气相与颗粒的相互作用,颗粒形状为球状,颗粒入射速度与气流速度一致。压力图分析:由进气壁两边进入的粉尘为大小质量不等的颗粒,为了揭示粉尘流经吸尘器的运动规律,考虑气相与颗粒的相互作用,颗粒形状为球状,颗粒入射速度与气流速度一致。图3-9、图3-10、图3-11、图3-12所示的分别为吸尘器距离工件表面30 mm 时Cu、C、Al、Al2O3·H2O 颗粒运行轨迹和停留时间。图3-13所示的为吸尘器距离工件表面30 mm 时四种颗粒运动轨迹和停留时间。图3-14所示的为吸尘器距离工件表面40 mm时四种颗粒运动轨迹和停留时间。
图3-8 气流运动轨迹
图3-9 Cu颗粒运动轨迹
由图3-13、图3-14可知,除尘器的吸力范围在除尘器罩25 mm 距离左右,在距离工件表面40 mm 时颗粒最大停留时间为0.259 s,而在距离工件表面30 mm时颗粒的最大停留时间为0.136 s,颗粒在进入除尘器后运动轨迹大致相同。
图3-10 C颗粒运动轨迹
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图3-11 Al颗粒运动轨迹
图3-12 Al2O3·H2O 颗粒运动轨迹
图3-13 吸尘器距离工件表面30 mm 时四种颗粒运动轨迹和停留时间
图3-14 吸尘器距离工件表面40 mm 时四种颗粒运动轨迹和停留时间
图3-15是取抽风管道口0 mm、10 mm、-10 mm 线段曲线图,图3-16是取抽风管道口0 mm、10 mm、-10 mm 速度变化曲线图,图3-17是取抽风管道口0 mm、10 mm、-10 mm 压力变化曲线图。由仿真图3-16、图3-17可知,不同质量的颗粒在吸尘器内的运动轨迹不同,但总体趋势相同。由于气流的影响,颗粒集中在顶部后反弹并最终到达出口。分刀口影响出气气流变化,起辅助作用,主要诱导空气流出变化。气流在吸尘器进出口大气压差的作用下,由进气口流入吸尘器,由于体积突然减小,引起气压突变,进而快速上升,此后气流到达主桶壁之后由于出口和顶部的构造可能会导致颗粒反弹后再排出。气流颗粒由入口流入吸尘器两壁面后速度为32 m/s,到达主桶壁后内部气流为35 m/s。排气口速度为29 m/s。风刀口壁面附近有旋涡。
图3-15 取抽风管道出口0 mm、10 mm、-10 mm 线段曲线图
图3-16 取抽风管道口0 mm、10 mm、-10 mm 速度变化曲线图
图3-17 取抽风管道口0 mm、10 mm、-10 mm 压力变化曲线图
在综合考虑材料的热物性参数、初始条件及边界条件的情况下,利用FLUENT 软件,并与理论创新结合研究后发现,吸尘器具有体积小、结构简单、除尘效率高,不存在堵塞现象等优点。对于吸尘器的推广应用以及优化设计并提高使用寿命的研究提出了指导方向,对于其内流场及多相流理论的完善起到积极意义。而吸尘器独特的结构不仅效率高、节省空间,还对吸尘器的研究发展提供一定的依据。
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