热定型机静压箱风道流场数值模拟及性能优化

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liandakj2005
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热定型是整条染整工艺链中不可或缺的一道工序,其定型效果的好坏直接决定着织物质量的高低。静压箱是热定型机中的主要送风部件,其出风性能决定着织物表面能否获得均匀稳定的气流场,从而影响着织物的定型质量。因此,探究不同风道结构对静压箱流场均匀性的影响,提高静压箱出风性能,对提升织物定型效果、提高产品质量乃至提升整个染整行业经济效益都有着十分重大的意义。本文通过数值模拟的方法建立了静压箱风道模型,探究了不同风道结构对静压箱流场均匀性的影响,同时利用仿真与中心复合设计相结合的方式对静压箱流场均匀性进行了优化。最后搭建了相应的实验平台,对实验以及仿真数据进行了分析,验证了静压箱风道模型的准确性。本文主要研究内容与结论如下:(1)基于计算流体动力学相关理论建立了静压箱风道模型,并研究了翼型导流板、风道转角结构对静压箱风道流场均匀性的影响,发现翼型导流板能对气流起一定的抬升作用,使静压箱出口气流整体分布更为均匀;当风道转角结构为直角时,静压箱出口气流上下分布更为均匀。(2)利用仿真与中心复合设计相结合的方式探究了出口挡板深度、翼型导流板位置对静压箱流场均匀性的影响,对不同结构参数下的静压箱流场分布情况进行了分析,建立了相应的函数模型。通过PSO算法求得了函数模型的最优解,预测当出口挡板深度为20mm、翼型导流板距叶轮中心点横向距离为686mm、纵向距离为275mm时,静压箱能获得最佳的出风性能,并对此参数下的静压箱风道模型进行了建模仿真,验证了预测模型的可靠性。(3)设计并搭建了静压箱风道实验平台,对无导流板静压箱与优化后的翼型导流板静压箱出口流场分布情况进行了分析,并与仿真结果进行对比,解释了实验与仿真之间存在误差的原因。同时,对无导流板静压箱、优化后的翼型导流板静压箱以及市面上流行的方形导流板静压箱流场均匀性进行了对比,发现翼型导流板静压箱无论是整体气流均匀性亦或是各风口间气流分配性能均高于其他两种静压箱,相较于无导流板静压箱,其总均匀性指数提升了1.18%,各风口均匀性指数提升了4.75%,相较于方形导流板静压箱,其总均匀性指数提升了0.55%,各风口均匀性指数提升了5.98%。说明优化后的静压箱其出风性能得到了一定提升。
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