掃路車反吹式吸嘴運(yùn)行參數(shù)的CFD分析

郗元，成凱，LI Guangxian，程磊，高學(xué)亮，董超

（1. 吉林大學(xué) 機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春，130022；2. 墨爾本皇家理工大學(xué) 航空航天、機(jī)械與制造工程學(xué)院，墨爾本 澳大利亞，3001；3. 徐州徐工隨車起重機(jī)有限公司，江蘇 徐州，221007；4. 吉林大學(xué) 汽車動(dòng)態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春，130022）

（1. College of Mechanical Science and Engineering， Jilin University， Changchun 130022， China；2. School of Aerospace， Mechanical and Manufacturing Engineering， RMIT University， Melbourne 3001， Australia；3. XCMG Xuzhou Truck-mounted Crane Co.， Ltd.， Xuzhou 221007， China；4. National Key Laboratory of Automobile Dynamic Simulation， Jilin University， Changchun 130022， China）

掃路車反吹式吸嘴運(yùn)行參數(shù)的CFD分析

郗元1，成凱1，LI Guangxian2，程磊3，高學(xué)亮4，董超1

（1. 吉林大學(xué) 機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春，130022；2. 墨爾本皇家理工大學(xué) 航空航天、機(jī)械與制造工程學(xué)院，墨爾本 澳大利亞，3001；3. 徐州徐工隨車起重機(jī)有限公司，江蘇 徐州，221007；4. 吉林大學(xué) 汽車動(dòng)態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春，130022）

以國內(nèi)某掃路車的反吹式吸嘴為研究對(duì)象，根據(jù)實(shí)際尺寸建立三維計(jì)算模型。通過氣固兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬，以除塵效率為評(píng)定指標(biāo)，得出最佳運(yùn)行參數(shù)組合，最后結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明：車速或離地間隙增加，除塵效率降低；壓降提高，除塵效率也隨之提高；反吹風(fēng)量增大，除塵效率先提高后降低；為了實(shí)現(xiàn)掃路車高速低能耗作業(yè)，通過優(yōu)化獲得最佳運(yùn)行參數(shù)組合為：反吹風(fēng)量為2 172 m3/h，車速為10 km/h，壓降為2.4 kPa，離地間隙為10 mm。

反吹式吸嘴；計(jì)算流體力學(xué)（CFD）；氣固兩相流；運(yùn)行參數(shù)

（1. College of Mechanical Science and Engineering， Jilin University， Changchun 130022， China；2. School of Aerospace， Mechanical and Manufacturing Engineering， RMIT University， Melbourne 3001， Australia；3. XCMG Xuzhou Truck-mounted Crane Co.， Ltd.， Xuzhou 221007， China；4. National Key Laboratory of Automobile Dynamic Simulation， Jilin University， Changchun 130022， China）

隨著國內(nèi)交通道路的發(fā)展和完善，交通揚(yáng)塵也隨即而來。據(jù)有關(guān)研究表明：城市主要顆粒物污染來自交通揚(yáng)塵，其中路面塵負(fù)荷對(duì)顆粒物濃度的影響最大［1］。掃路車作為新型高效清掃設(shè)備，集合路面顆粒物清掃、回收和運(yùn)輸于一身，在市場需求方面呈現(xiàn)一個(gè)快速的增長態(tài)勢［2-5］。陳忠基等［6］通過對(duì)樣機(jī)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和試驗(yàn)，最終得出結(jié)論：增設(shè)翼板可使吸嘴內(nèi)部流速均勻分布，進(jìn)而大大提高了除塵效率。該方法不僅成本較高，而且試驗(yàn)周期較長。隨著計(jì)算流體力學(xué)的不斷發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)（CFD）數(shù)值模擬方法開始被引入到吸嘴設(shè)計(jì)中。ZHANG等［7-8］運(yùn)用CFD氣相流動(dòng)模型對(duì)吸嘴內(nèi)部氣流的流動(dòng)進(jìn)行了研究，并提出結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)以獲得更高的吸塵效率。歐陽智江等［9-10］運(yùn)用CFD氣固兩相流動(dòng)模型，以不同粒徑顆粒物能否被順利吸起為目標(biāo)展開了研究，并對(duì)吸嘴進(jìn)行了不同程度上的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。上述研究從結(jié)構(gòu)上提高了單吸式吸嘴的吸塵效率，但是均未針對(duì)運(yùn)行參數(shù)展開研究，也沒有對(duì)新型反吹式吸嘴進(jìn)行相應(yīng)研究。本文作者借助 CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)某型號(hào)吸掃式掃路車的反吹式吸嘴各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如反吹風(fēng)量、行駛速度、壓降和離地間隙進(jìn)行數(shù)值模擬研究，為其在保證除塵效率的前提下，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高速、節(jié)能作業(yè)。

1　吸嘴工作原理及結(jié)構(gòu)

圖1所示為反吹式吸嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。離心風(fēng)機(jī)為氣力輸送系統(tǒng)提供動(dòng)力源，風(fēng)機(jī)的入口與出口分別與垃圾箱及吸嘴反吹風(fēng)口C相連通。反吹吸嘴的特點(diǎn)在于風(fēng)機(jī)出口部分氣流經(jīng)由反吹風(fēng)口C進(jìn)入吸嘴回吹風(fēng)腔，其余氣流經(jīng)過濾后排入到空氣中，流量的分配由風(fēng)門手柄控制。進(jìn)入回吹風(fēng)腔的氣流最后由吸嘴底部的L型噴口噴出封閉氣幕來輔助吸塵口A吸塵，因此顆粒物在吸塵口和反吹風(fēng)口聯(lián)合作用下被吸入。吸嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)及具體尺寸如表1所示，其中離地間隙和行駛速度分別用δ和v表示。

圖1　結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1　Structure diagram

表1　吸嘴主要結(jié)構(gòu)尺寸Table 1 Dimensions of the pickup mouth

2　數(shù)值計(jì)算方法

2.1算法選取及邊界條件

圖2所示為吸嘴網(wǎng)格模型。由于吸嘴的結(jié)構(gòu)不規(guī)則，故采用前處理軟件Icem對(duì)模型進(jìn)行分塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。通過網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)，網(wǎng)格數(shù)量最終確定為115 694個(gè)（圖2）。吸嘴工作時(shí)氣體在腔內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜、不可壓縮的三維氣固兩相流動(dòng)。為了計(jì)算機(jī)求解過程的穩(wěn)定性和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，選用有限體積法作為方程的離散形式。根據(jù)吸嘴內(nèi)部湍流特性，標(biāo)準(zhǔn) k-ε模型可以較好地預(yù)測及模擬此類復(fù)雜流動(dòng)［7-8， 12］。求解過程中，內(nèi)部氣流流動(dòng)視為不可壓縮穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。壓力-速度耦合算法選擇選擇SIMPLEC算法，離散方式選為二階迎風(fēng)差分格式，其余參數(shù)保持缺省設(shè)置。

為了能夠合理地模擬吸嘴的工作過程，其邊界條件設(shè)置如下：吸塵口D1和反吹口D2分別設(shè)置為壓力出口和速度入口；由于吸嘴工作時(shí)離地間隙為 δ，準(zhǔn)確模擬顆粒物在周圍縫隙處吸入過程對(duì)進(jìn)一步計(jì)算除塵效率至關(guān)重要。在周圍縫隙處加上擴(kuò)展區(qū)［8-11］，避免此處由于速度等邊界條件未知所帶來的設(shè)置等難題。前、后、左、右擴(kuò)展區(qū)入口處邊界條件設(shè)置為壓力入口，大小設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；其余面的邊界條件均設(shè)置為壁面，其中為了模擬吸嘴的行駛及工作狀態(tài)，底部壁面設(shè)為靜止壁面，剩余壁面均設(shè)為移動(dòng)壁面，移動(dòng)壁面的行駛速度即為車速。

圖2　吸嘴網(wǎng)格模型Fig. 2　Meshes of the physical model

2.2顆粒相模型

氣固兩相耦合模擬中固相的模型選用離散相模型（DPM），DPM模型可以對(duì)單個(gè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中所受的重力、提升力等進(jìn)行受力平衡方程計(jì)算，即可計(jì)算粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。因此，根據(jù)不同顆粒的軌跡，除塵效率便可通過監(jiān)測反吹式吸嘴吸塵口A處溢出的顆粒數(shù)量和模擬過程中注入的總顆粒量的比來獲得［11］。路面顆粒物的粒度分布模型使用WU等［10］測得的路面砂粒粒徑分布，其粒徑區(qū)間分布柱狀圖和顆粒相參數(shù)設(shè)置分別如圖3和表2所示。

圖3　砂粒區(qū)間分布柱狀圖Fig. 3　Interval distribution of sand particles

表2　顆粒相主要參數(shù)設(shè)置Table 2 Main features of particles phase

2.3流場控制方程

針對(duì)本模型的氣固兩相耦合計(jì)算，多相流耦合和離散相模型的選取分別為歐拉-拉格朗日和 DPM模型。

1） 整個(gè)工作過程中吸嘴內(nèi)的氣體與外界氣體無熱量交換，滿足連續(xù)性方程和動(dòng)量方程，控制方程通用形式如下：

式中：ρ為流體密度；φ為通用變量；Γ為廣義擴(kuò)散系數(shù)；S為廣義源項(xiàng)。

2） k-ε方程：

式中：k為湍流動(dòng)能；ε為動(dòng)能耗散系數(shù)，

3） DPM 通過整合顆粒的受力平衡計(jì)算單個(gè)顆粒的軌跡，根據(jù)牛頓第二定律可知：

其中：FD為黏性力；Fg為重力；Fs為剪切力；mp為顆粒質(zhì)量；up為顆粒速度。

3　計(jì)算結(jié)果及分析

3.1反吹風(fēng)量對(duì)吸塵效率的影響

總除塵效率是衡量吸嘴吸塵性能的重要指標(biāo)。為了研究反吹風(fēng)量對(duì)吸塵效率的影響，選取最高市內(nèi)有效清掃速度為12 km/h，通過DPM模型計(jì)算得出注入顆粒的運(yùn)行軌跡，對(duì)比顆粒從吸塵口溢出的數(shù)量和注入數(shù)量，計(jì)算得出吸塵效率曲線。圖4所示為反吹風(fēng)量與總除塵效率關(guān)系。從圖4可知：隨著反吹風(fēng)量的增大，除塵效率先升高后降低；當(dāng)反吹風(fēng)量小于臨界值2 172 m3/h時(shí)，反吹風(fēng)量的增加有助于顆粒的移動(dòng)，能將吸嘴行駛方向右側(cè)的顆粒順利地吹入到左側(cè)吸塵口附近，反吹效果較顯著；而當(dāng)反吹風(fēng)量過大時(shí)，近地面顆粒出現(xiàn)了外泄現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致除塵效率大幅度下降。通過觀察吸嘴內(nèi)部的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡可知：反吹風(fēng)量和車速均使得顆粒與吸嘴間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大幅提高。其中，較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度導(dǎo)致多數(shù)顆粒以較大碰撞角在吸嘴內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，因此，被吸入的顆粒與吸嘴內(nèi)壁的碰撞后從四周縫隙溢出。根據(jù)掃路車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 51—2006“吸掃式掃路車除塵效率不低于90%”［16］，反吹風(fēng)量不高于2 172 m3/h較合適。

圖4　反吹風(fēng)量與總除塵效率關(guān)系Fig. 4　Effects of reverse flow on overall removal efficiency

3.2行駛速度對(duì)吸塵效率的影響

選取反吹風(fēng)量為2 172 m3/h，壓降為2.3 kPa，同樣通過DPM模型計(jì)算得出注入顆粒的運(yùn)行軌跡，對(duì)比顆粒從吸塵口溢出的數(shù)量和注入數(shù)量，計(jì)算得出行駛速度對(duì)吸塵效率的曲線。圖5所示為車速與總除塵效率曲線圖。從圖5可知：當(dāng)行駛速度不高于12 km/h時(shí)，車速的提高對(duì)吸塵效率影響相對(duì)較小，除塵效率下降8.5%；當(dāng)行駛速度在12～15 km/h時(shí)，車速的提高對(duì)吸塵效率影響相對(duì)較大，除塵效率下降 18.2%。除塵效率的急劇下降中可以歸因于以下 2個(gè)方面：1） 較高的車速增加了吸嘴與顆粒物間的相對(duì)速度，與反吹風(fēng)量的影響相類似，觀察顆粒軌跡可以看出較多的顆粒以較大碰撞角朝向吸嘴前進(jìn)氣口移動(dòng)。由于顆粒中存在較大顆粒物，且其受慣性的影響相對(duì)較大，致使部分被吸入的顆粒與吸嘴內(nèi)壁碰撞后，相繼由離地間隙處逃出；2） 較高的行駛速度同樣帶來路面顆粒負(fù)載比的增加，即單位時(shí)間吸入的顆粒物數(shù)量將大幅度提高。對(duì)于單個(gè)顆粒來說，其將獲得較少的動(dòng)能，不利于被吸嘴順利吸入。綜合上述原因分析可知：較高的行駛車速對(duì)總除塵效率的影響比較低速運(yùn)行時(shí)對(duì)總除塵效率的影響大。

圖5　車速與總除塵效率曲線圖Fig. 5　Effects of sweeper-traveling speed on overall removal efficiency

顆粒平均滯留時(shí)間是顆粒動(dòng)態(tài)特性 1個(gè)重要指標(biāo)［10］，不同作業(yè)車速下對(duì)應(yīng)的顆粒平均滯留時(shí)間如圖6所示。從圖6可知：低速作業(yè)時(shí)顆粒的平均滯留時(shí)間較短，隨著作業(yè)車速的提高，顆粒的平均滯留時(shí)間變得較長。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因與車速對(duì)總除塵效率影響相似，隨著車速的提高使單位時(shí)間內(nèi)吸入的顆粒數(shù)增多，顆粒負(fù)載比增加，致使顆粒獲得的動(dòng)能減少，相同行程距離下延長了時(shí)間。對(duì)于除塵效率來說，較短的平均滯留時(shí)間有利于吸起地面上的顆粒物。

圖6　車速與顆粒平均滯留時(shí)間關(guān)系Fig. 6　Effects of sweeper-traveling speed on mean residence time

綜合車速對(duì)吸塵效率的影響分析，根據(jù)吸掃式掃路車除塵效率不低于90%以及顆粒在吸嘴內(nèi)平均滯留時(shí)間較短有利于顆粒的拾取等，車速選為10 km/h較合適。

3.3壓降對(duì)吸塵效率的影響

掃路車作為路面移動(dòng)清掃設(shè)備，在保證除塵效率的前提下合理選取壓降對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。選取車速為10 km/h，反吹風(fēng)量為2 172 m3/h，壓降分別為1.4，1.7，2.0，2.3，2.6，2.9，3.2和3.5 kPa時(shí)壓降對(duì)吸塵效率的影響如圖7所示。

從圖7可見：隨著壓降不斷提高，總除塵效率上升；當(dāng)壓降在3.2～3.5 kPa時(shí)，總除塵效率上升緩慢。增大吸嘴壓降使得顆粒物能獲得更多的動(dòng)能，因此，更多的顆粒被吸入，總除塵效率得到提高。當(dāng)壓降大于3.2 kPa時(shí)，壓降增大使吸嘴近地面吸塵功率得到增大，導(dǎo)致內(nèi)部氣流速度增大，進(jìn)而使得沿程損失量增大，此時(shí)，吸塵功率的增加程度近似地等于沿程損失程度，所以，此時(shí)吸嘴的周圍進(jìn)氣面速度值變化不明顯，吸塵效率不變。

圖7　壓降與總除塵效率曲線圖Fig. 7　Effects of pressure drop on overall removal efficiency

不同壓降作用下對(duì)應(yīng)的顆粒平均滯留時(shí)間如圖 8所示。從圖8可知：隨著吸嘴壓降的不斷提高，顆粒平均滯留時(shí)間不斷縮短；當(dāng)壓降在3.2～3.5 kPa時(shí)，平均滯留時(shí)間變化不大。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因與壓降對(duì)總除塵效率影響相似，均由壓降增大使顆粒獲得更多的動(dòng)能，相同行程距離下縮短了時(shí)間。當(dāng)壓降增大到一定程度時(shí)，吸塵功率的增加程度近似地等于沿程損失程度，顆粒獲得的動(dòng)能變化不大，平均滯留時(shí)間也就變化不大。

圖8　壓降與顆粒平均滯留時(shí)間關(guān)系Fig. 8　Effects of pressure drop on mean residence time

綜合壓降對(duì)吸塵效率的影響分析，根據(jù)吸掃式掃路車除塵效率不低于90%以及顆粒在吸嘴內(nèi)平均滯留時(shí)間較短有利于顆粒的拾取等，壓降選 2.4 kPa較合適。

3.4離地間隙對(duì)吸塵效率的影響

選取反吹風(fēng)量為2 172 m3/h，車速為10 km/h，壓降為2.4 kPa，離地間隙分別為5，10，15和20 mm時(shí)離地間隙對(duì)除塵效率的影響如圖9所示。從圖9可知：隨著離地間隙的不斷提高，總除塵效率不斷降低，且急速下降。離地間隙的提高降低了吸嘴工作時(shí)的密閉性，即負(fù)壓作用降低。根據(jù)吸掃式掃路車除塵效率不低于90%，離地間隙不高于13 mm較合適，此時(shí)吸嘴周圍形成的負(fù)壓最大，可最大程度地提高塵粒等的吸入效率。調(diào)整吸嘴離地高度不但要對(duì)吊鏈的長度進(jìn)行調(diào)整，而且需要對(duì)行走架、避讓裝置等進(jìn)行調(diào)整，甚至需要對(duì)部分構(gòu)件進(jìn)行重新購置及加工，帶來的經(jīng)濟(jì)成本較大。因此，選擇改變支撐輪的尺寸來對(duì)實(shí)現(xiàn)離地間隙的變化。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)吸嘴支撐輪的尺寸進(jìn)行篩選后，最終確定離地間隙為 10 mm，滿足不高于13 mm離地間隙要求，且該方法簡單可行、成本相對(duì)較低。

圖9　離地間隙與總除塵效率曲線圖Fig. 9　Effects of ground clearance on overall removal efficiency

4　結(jié)果與分析

4.1速度場分析

綜合各運(yùn)行參數(shù)對(duì)吸塵效率的影響結(jié)果，選取反吹風(fēng)量為 2 172 m3/h，吸嘴壓降為 2.4 kPa，車速為10 km/h和離地間隙為10 mm。圖10所示為吸嘴近地面速度云圖及流線圖，顆粒在吸嘴內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖11 所示。在吸嘴底部條縫狀L型噴口及吸塵口共同作用下，氣流均由吸嘴周圍向內(nèi)部流入。近地面中心出現(xiàn)低速區(qū)域，因周圍環(huán)繞高速氣流，所以，對(duì)吸嘴整體吸塵效果影響不大。地面顆粒能否被有效拾取取決于近地面速度，城市道路常見顆粒物有效吸塵速度為18 m/s［13］。吸塵口附近速度范圍為27.0～40.0 m/s，遠(yuǎn)離吸塵口一側(cè)速度范圍為19.1～24.4 m/s，說明反吹式吸嘴近地面氣流速度滿足吸塵速度。從圖10可以看出不存在外泄造成的二次污染。

4.2試驗(yàn)驗(yàn)證

出于安全性考慮及在實(shí)際路況上測試帶來交通不便等原因，試驗(yàn)場地選擇在企業(yè)廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行。顆粒被均勻鋪在預(yù)選區(qū)域內(nèi)，此吸塵試驗(yàn)場地的分布密度為0.15 kg/m2。調(diào)整試驗(yàn)所選的掃路車風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得反吹式吸嘴的壓降為2.4 kPa；通過更換吸嘴支撐輪，使得離地間隙保持為10 mm且需保證掃路車勻速行駛。選擇盡量多的測點(diǎn)有助于對(duì)比仿真結(jié)果，考慮到Z軸方向的吸嘴寬度，測點(diǎn)數(shù)目最終定為7個(gè)。同時(shí)，為了能夠盡量測得近地面的流場速度，測試高度X選定為10 mm，Y選定為200 mm。為了確保與仿真所設(shè)置邊界條件的一致性，待整車作業(yè)穩(wěn)定后開始試驗(yàn)。吸嘴工作時(shí)，會(huì)含有大量顆粒等雜質(zhì)。為了能夠測得含塵氣流的速度避免顆粒物造成傳感器的堵塞等問題，選用KASDA-KV621熱線風(fēng)速儀作為測試傳感器。本次試驗(yàn)共進(jìn)行5次測試，每個(gè)測點(diǎn)取測試速度的平均值，將其作為該測點(diǎn)的最終速度。

表3所示為速度仿真值與試驗(yàn)值的對(duì)比，通過兩者的速度相對(duì)誤差來驗(yàn)證模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。根據(jù)速度相對(duì)誤差公式計(jì)算得出速度最大相對(duì)誤差為9.80%，平均相對(duì)誤差為7.63%。由于仿真過程中不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格劃分、實(shí)際問題的簡化等因素以及測試儀器精度等，該相對(duì)誤差在允許范圍 10%之內(nèi)［10-11， 15-16］，可以滿足工程需要。該研究結(jié)果既說明了仿真結(jié)果的可信性，又為掃路車運(yùn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了參考。

圖10　吸嘴近地面速度云圖及流線圖Fig. 10 Velocity contour and stream traces near ground

圖11　顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 11 Particle trajectory of reverse blowing pickup mouth

表3　速度仿真值與試驗(yàn)值對(duì)比Table 3 Comparison of velocity between simulation results and experimental results

5　結(jié)論

1） 采用CFD氣固兩相流數(shù)值模擬，以除塵效率為性能指標(biāo)，研究各參數(shù)與除塵效率的關(guān)系。車速或離地間隙增加，除塵效率降低；壓降提高，除塵效率也隨之提高；反吹風(fēng)量增大，除塵效率先提高后降低。

2） 為了實(shí)現(xiàn)掃路車高速低能耗作業(yè)，通過優(yōu)化獲得最佳運(yùn)行參數(shù)組合為：反吹風(fēng)量為2 172 m3/h ，車速為10 km/h，壓降為2.4 kPa，離地間隙為10 mm。運(yùn)用 CFD技術(shù)對(duì)反吹式吸嘴內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬研究時(shí)，方法可靠且對(duì)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

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（編輯 羅金花）

CFD analysis of the operating parameters of reverse blowing pickup mouth for a street sweeper

XI Yuan1， CHENG Kai1， LI Guangxian2， CHENG Lei3， GAO Xueliang4， DONG Chao1

A domestic reverse blowing pickup mouth was studied as the research object. The three-dimensional calculation model was obtained according to the actual size. Gas-solid two phase flow was employed. The optimum operation parameters were proposed by taking the dust removal efficiency as evaluation index. Finally， the accuracy of numerical simulation was verified by experimental results. The results show that dust removal efficiency decreases with the increase of speed or ground clearance； dust removal efficiency increases with the increase of pressure drop； dust removal efficiency increases first and then decreases with the increase of reverse blowing rate flow. In order to achieve operation of low power consumption and high speed， factors were optimized to obtain the optimal parameters as reverse blowing rate flow of 2 172 m3/h，speed of 10 km/h， pressure drop of 2.4 kPa， and ground clearance of 10 mm.

pickup mouth； CFD； gas-solid two phase flow； operation parameters

U418.3

A

1672-7207（2016）04-1144-07

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.009

2015-05-27；

2015-07-27

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51375202）（Project （51375202） supported by National Natural Science Foundation of China）

成凱，博士（后），教授，從事工程車輛及專用車系統(tǒng)節(jié)能與控制技術(shù)研究；E-mail：chengkai@jlu.edu.cn