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救援用真空吸土车风机选型及固-气两相流数值模拟分析


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【内容概述】

救援用真空吸土车风机选型及固-气两相流数值模拟分析
我国是一个多地震、多自然灾害国家,因地震、泥石流、塌方等造成的人员掩埋事件频频发生。现阶段针对掩埋事件的救援依旧存在着人工清理效率低下,救援时间长的问题。我国急需一种应急救援用真空吸土车,在人工清理阶段协助清理掩埋物,缩短救援时间。
本研究旨在从真空吸土车内部流场的数值模拟结果中分析寻找规律,为应急救援用真空吸土车的设计和研发提供一些参考。
本文采用计算流体力学软件 ANSYS Fluent 分别对真空吸土车的风机部分和真空吸管部分进行数值模拟分析。风机部分的模拟采用多重参考系方法(MRF),真空吸管部分采用欧拉模型进行数值模拟。
风机选型研究发现,多翼式离心风机产生的风量比较小;涡轮式离心风机在一定条件下可以达到较高的风量;漩涡风机由于其结构问题,负压高、风量小,稳定性差。固-气两相流模拟发现,ANSYS Fluent 的欧拉模型在本课题中仅可以模拟黏粒和粉粒在真空吸管中的运动,且不同粒径的黏粒和粉粒在被吸取时,其质量流量相差不大;真空吸管垂直部分的管道长度与土壤质量流量之间呈线性关系,管道的直径大小和端口负压大小均土壤质量流量之间呈非线性关系。
本研究得出,涡轮式离心风机在一定的负压和风量条件下可以满足应急救援用真空吸土车的抽吸要求;徐工集团正在研制的真空吸土车的吸管部分设计不合理,在土壤含有大量水份的情况下抽吸作业容易造成吸管堵塞;在考虑成本、救援现场等的情况下,优先选择大管径、短距离吸管,高负压风机,以提高抽吸效
率。
 
关键词:应急救援;真空吸土车;数值模拟;风机选型;固-气两相流

 

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