道路吸尘清扫车吸嘴的颗粒去除性能的数值模拟研究论文

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1、译文：道路吸尘清扫车吸嘴的颗粒去除性能的数值模拟研究摘要本文的目的是探讨道路吸尘清扫车吸嘴的颗粒去除性能数值。一个集成的三维数值模型是通过计算流体动力学（CFD）软件，构建了基于颗粒抽吸的过程。气流通过吸嘴被视为连续时，颗粒仍作为分散的模型。选择雷诺应力模型（RSM）和离散颗粒模型（DPM）以准确预测空气和颗粒流。数值模拟结果表明，清扫车的行驶速度和吸嘴的压降对颗粒去除性能产生很大的影响。去除效率在清扫车行驶速度较低或更高的压力降时会增加，小尺寸颗粒比大尺寸颗粒，在相同的操作条件下相比，具有更高的去除效率。此外，去除

2、颗粒的质量流率会随着清扫车的行驶速度增加而增加。因此，我们应该选择在除效率高，能耗低，和高去除质量流率之间找到一个平衡。通过数值模拟，对街道吸尘清扫车的道路表面除去颗粒的有效性进行评估，并获得最佳操作条件。此外，获取更多的信息以便更好地了解吸嘴颗粒的抽吸过程。关键词：吸嘴;颗粒去除性能;CFD;清扫车行驶速度的压力降毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论

3、文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名：日期：日期：1引言目前，社会上普遍的关注颗粒物的污染。灰尘和泥沙作为颗粒

4、污染的主要来源物，因此，有效的去除掉它们成为了人们关注的焦点[1]。扫街，通常用来除去路面上积累的灰尘和淤泥以提高路面美观，保障公共健康以及改善雨水的质量，因此它被许多地方当局认为是一种有效的污染控制工作[2][3]。吸嘴是道路吸尘清扫车的关键组成部分，它的设计主要用来从地面有效地吸取灰尘等颗粒并输送到集尘箱中。吸嘴的颗粒去除性能是一辆道路吸尘清扫车的最重要指标。许多研究已经进行估算颗粒去除的性能。例如，Chang等[4]通过实验里控制环境中的总悬浮量来评估街道清扫和清洗的有效性，这表明街道清扫和清洗过程在从城市道路

5、去除灰尘和淤泥中是有效的。然而，一些研究人员，如Vaze和Chiew[5]认为清扫街道对于环境质量的贡献还不是很清楚，此外可能会产生不利的影响，因为清扫并没有有效地除去较小尺寸的颗粒。Kang和Stenstorm[6]通过雨水管理实践来研究清扫道路的的有效性，他们使用了统计功率分析的方法。他们指出，扫街的有效性不应该被低估，因为以前的一些研究是基于数据不足的基础。因此，需要新的方法来评估街道清扫的有效性。由于街道吸尘清扫车的颗粒去除性能是基于清扫技术、操作条件、扫频、街头污垢负荷和粒度分布[7]，因此有必要开发一种可

6、重复的和可靠的方法来计算道路吸尘清扫车吸嘴的颗粒去除性能。为了评价吸嘴的颗粒除去性能，工程师们一般关注于两个参数，清扫车的行进速度和吸嘴的压力降。以上两个参数对于颗粒去除率和去除颗粒质量流率的影响，直接关联到道路吸尘清扫车的性能。Chen等人[8]在实验中研究了清扫器结构和清扫行进速度对颗粒的除去性能的影响。他们发现，吸嘴的翼板和清扫车行驶速度对于颗粒的临界吸取速度有很大影响。同时，他们对于颗粒拾取速度和气流速率的关系进行了分析。随着计算机技术的飞速发展，计算流体动力学（CFD）已成功地应用到研究各种工业气力的输送过

7、程中[9][10]。虽然在过去的几十年里许多实验研究了颗粒去除性能，但是很少实验采用CFD研究吸嘴的颗粒去除性能。Xu等人[11]对公路机械清扫车的吸嘴和气体系统的流场进行了三维数值模拟。他们分析了拾取系统和过滤系统之间的相互作用，在数值计算结果的基础上优化组合的系统。Zeng等[12]采用CFD技术模拟吸嘴的流场。研究表明，清扫性能能显著提高通过改变吸嘴的结构，数值模拟证明CFD是一种有效的工具来计算吸嘴的流场特性。然而，这些研究并没有考虑到实验中流场中颗粒的影响，因此不能得到微粒去除效率和去除微粒的质量流率。更重

8、要的是，当设计吸嘴的性能时，不应该被忽视清扫车行驶速度和压降这两个重要的参数的影响。旋风分离器利用离心力从载体气中分离颗粒，而道路吸尘车的吸嘴采用真空负压从路面吸入颗粒。因此，吸嘴的颗粒去除性能也将使用CFD方法来计算，而且这种方法已经在旋风分离器中的颗粒收集过程中被成功验证[13]和[14]。本研究的目的是使用商业CFDprogramFlue