粮食主要清理设备流场数值仿真测试分析及结构优化设计

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1、TheflowfieldnumericalsimulationandtestandstructureoptimizationofmaingraincleaningequipmentsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChangDongkeSupervisor：Prof.WuWenbinCoSupervisor:SNENGR.YuanFulinSchoolofMechanic&ElectricalEngineeringHenanUniversityofTechnology,Zhengzhou,Chin

2、a摘要随着我国粮食的收获机械化程度不断提高，粮食中杂质（特别是小麦秸秆段，玉米芯碎块等）增加严重。粮食收获后没有有效配套的清理技术及设备，造成商品粮的含杂率大幅度上升。粮食中有大量的秸杆和糠皮，在储藏过程中极容易发热，发生污染、霉变、虫害，直接造成粮食损失甚至达到6%左右，对下游的粮食加工带来了很大的影响，严重影响了加工产品的品质，增加了加工企业的成本。安全高效的解决粮食收获阶段的清理滞后问题，将收获的粮食直接进行清理，清除杂质，使商品粮的杂质（大、中杂）含量符合现行相关的国家标准的要求十分迫切。本文结合结合原粮风选筛分原理及流体动力学，针对不同物料空气动力学性能的不

3、同运用FLUENT软件对粮食清理设备内部气流场进行了数值模拟并对模拟结果进行了分析研究，采用单因素法对设备不同的结构优化参数所对应的气流速度场，气流速度矢量，气流速度云图，流线图和压力场进行对比，以确定最佳优化参数。并通过实验验证了结果的可靠性，最终对设备进行了再设计，绘制设备图纸。针对TFDZ-100垂直吸风道内部流场进行数值模拟，与64个监控点风速实测结果相比较，绝对误差大于1m/s监测点占比为6.25%，绝对误差大于0.5m/s的监测点占比37.35%，其余均小于0.5m/s。验证了仿真模型、边界条件设定，数值算法、运算模型，求解器选择及分析结果的正确性。在风选

4、室稳定区左侧存在风选盲区、气流速度基本为0m/s甚至速度反向。风选室稳定区厚度对气流场分布及筛分效率具最重要影响，随着风道厚度适当的减小，风选室稳定区气流场风选盲区缩小，在风量合适的情况下，风选室厚度为120mm为较优结果。进料口深入长度对气流场分布具有重要影响；随着进料口深入长度越小，风选气流场分布趋于合理，最高速度核心区从稳定区转移至分离区，结合实际工况，进料口实际深入长度为70mm为宜。在风选室分离区右下角存在大范围涡旋区，增加一与竖直方向呈70度角的隔风板可消除涡流状况，并增加分离区气流作用厚度提高分选效率及降低能耗，绘制了优化后设备整套的图纸交由生产企业。。

5、针对TQLZ100×200.0振动筛，分析表明，其内部气流运动情况较为复杂，气流平均速度较低，喂料箱及小麦出口处是产生压力损失的主要部位。筛体内存在大范围涡流状况，这是因为振动筛进气口角度，结构较为复杂的缘故，提出了消除内部大范围的涡流和降低压力损耗的建议。针对TSCY85X150单筒初清筛，出气口是产生能量耗损浪费的I主要部位，研究了出气口不同尺寸De对设备局部压力降P的影响，针对目前设备，De=200mm是较优结果，采用这一优化结果可使出气口处局部压力降P减小103.4Pa。关键词：小麦除杂；风选；气流场；数值模拟IIAbstractWiththeincrease

6、ofgrainharvestmechanizationinChina,theimpuritiesingrainespeciallywheatstrawsegment,corncobfragments,etc.increasedseriously.Aftergrainharvestisnoeffectivesupportingcleantechnologyandequipment,resultinginasubstantialgrainofimpurityraterise.Afterharvestwithoutvalidsupportingcleantechnology

7、andequipment,commoditygrainimpurityrateincreasedsignificantly.Asgraincontainsalotofstrawandchaff,itisextremelyeasytofever,pollution,mildewandpestduringstorage,whichdirectlycausedgrainlossesevenreachedaround6%,greatimpactondownstreamgrainprocessingandthequalityofproducts,increas