基于CFD的化雪融冰裝置內氣流場與溫度場研究.pdf

1、化雪融冰裝置作為除雪融冰車的核心部件，對除雪融冰車性能起著決定作用，國內外對各種類型化雪融冰裝置的研究都處于初步階段，作業(yè)效率和燃料利用率是化雪融冰裝置兩個重要性能指標，化雪融冰裝置高效可靠地運行是研發(fā)部門追求的目標，由于傳統開發(fā)產品普遍采用經驗和類比方法進行設計，存在很大的盲目性，產品性能也只能通過反復試制試驗來檢驗，存在產品開發(fā)周期長、研發(fā)費用高等問題。隨著計算機技術快速發(fā)展和計算流體力學的廣泛應用，將計算流體力學應用于化雪融冰裝置

2、開發(fā)成為可能。本文以CFD的理論基礎，利用ANSYS軟件對化雪融冰裝置的流體進行了熱-流體耦合分析。
　　首先，確定流體分析區(qū)域，運用Pro/E軟件創(chuàng)建化雪融冰裝置流體CAD模型，并將其模型導入ANSYS中，對化雪融冰裝置流體進行熱-流體耦合分析。由于化雪融冰裝置結構復雜和計算機硬件限制，對化雪融冰裝置進行熱-流體耦合分析時，存在分析時間過長甚至無法完成分析等問題。為此，對燃燒室外殼與大氣之間的散熱過程進行了仿真，仿真結果表明：燃

3、燒室外殼的內、外層鋼板對燃燒室內部高溫氣體隔熱作用很小，建立流體分析模型時，在確保計算精度的前提下，將燃燒室內外側鋼板去除從而大幅減小計算規(guī)模。
　　其次，確定渦流風機、直燃式燃燒機和空氣壓縮機等在額定工況下工作時的流體分析模型的載荷及邊界條件，對化雪融冰裝置流場進行了數值模擬，得到了化雪融冰裝置內部及出口氣流的速度、溫度、湍流動能及損失。仿真結果表明：化雪融冰裝置內部氣流運動過程中產生了漩渦流場，從而導致了湍流動能損失；經直燃機

4、加熱的高溫氣體與高壓熱交換管之間的熱交換效率較低，導致化雪融冰裝置熱效率較低以及燃燒室出口氣流速度和溫度分布不盡合理，使裝置無法高效率融冰等缺陷。
　　最后，提出提高融雪效率和減少油耗的結構改進方案，將化雪融冰裝置結構改進前后的性能進行了對比分析。分析結果表明：火罩等零部件的安裝位置、形狀和尺寸影響燃燒室內部氣流的速度和溫度分布，合理的火罩結構可以減少湍流動能損失、改善溫度場、速度場分布，改善化雪融冰裝置性能。本文的研究成果對化雪