基于ANSYS 的采棉機(jī)分風(fēng)箱應(yīng)用研究

摘 要： 氣力輸送系統(tǒng)是采棉機(jī)工作部件中的重要系統(tǒng)之一，分風(fēng)箱是氣力輸送系統(tǒng)中重要的組成部分，分風(fēng)箱將風(fēng)機(jī)出口處的風(fēng)量分配給采棉機(jī)的采摘裝置，分風(fēng)箱結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的分配起到重要作用。構(gòu)建了兩種不同結(jié)構(gòu)的分風(fēng)箱模型，采用ANSYS 軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)的分風(fēng)箱內(nèi)部風(fēng)速和風(fēng)壓的差異進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)分風(fēng)箱的速度矢量云圖、風(fēng)壓云圖及各個(gè)出口平均風(fēng)速進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在能滿足風(fēng)速要求的前提下，模型Ⅱ的結(jié)構(gòu)更加合理。

關(guān)鍵詞：采棉機(jī)；分風(fēng)箱；氣力輸送系統(tǒng)；仿真分析；ANSYS

中圖分類號(hào)：S225.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）05-0089-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.05.016

0 引言

棉花不僅是重要的戰(zhàn)略物資，而且是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)[1-2]。目前，新疆維吾爾自治區(qū)（簡(jiǎn)稱新疆）棉花機(jī)械化采收率達(dá)到85% 左右，大大提高了新疆棉花的采收效率[3-4]。氣力輸送系統(tǒng)是采棉機(jī)的核心系統(tǒng)之一，分風(fēng)箱更是氣力輸送系統(tǒng)的重要組成部分，其將風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量分配給采棉機(jī)的各個(gè)采摘裝置，完成棉花的輸送工作[5]。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及優(yōu)化方面，許多研究人員采用數(shù)值模擬方法對(duì)氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行分析。司書(shū)國(guó)[6] 基于Fluent 軟件分析了葉片曲率半徑、風(fēng)機(jī)外殼等因素對(duì)橫流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律，確定了橫流風(fēng)機(jī)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。彭震等[7] 應(yīng)用Fluent數(shù)值模擬方法對(duì)采摘頭輸棉通道內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了分析，得到了輸棉阻力小、效率高的采摘頭擴(kuò)散板最優(yōu)夾角。吾爾科木·冉合木等[8] 基于有限元方法對(duì)集棉筒結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了解決集棉筒堵塞問(wèn)題的新方法和技術(shù)參數(shù)。盧博等[9] 為提高氣吸滾筒式排種器充種性能，降低負(fù)壓風(fēng)機(jī)能耗，運(yùn)用流體仿真軟件對(duì)滾筒進(jìn)行了內(nèi)流場(chǎng)模擬，設(shè)計(jì)了一種氣吸雙滾筒式排種器，滿足棉花種子精量播種的農(nóng)藝要求。王敬等[10] 采用Fluent 技術(shù)對(duì)組合氣吸式排種器關(guān)鍵部件進(jìn)行了仿真研究，確定了排種器幾何參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)對(duì)氣流場(chǎng)的變化和影響規(guī)律，為設(shè)計(jì)試制播種機(jī)提供參考。在此基礎(chǔ)上，本研究以3 行采棉機(jī)分風(fēng)箱為研究對(duì)象，采用流場(chǎng)的數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的分風(fēng)箱內(nèi)部進(jìn)行流體數(shù)值模擬，在相同工況下，對(duì)分風(fēng)箱內(nèi)部不同位置的風(fēng)速和風(fēng)壓進(jìn)行分析研究，確定更合適的分風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，并為分風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。