基于CFD的KJS-Y型降尘器结构设计与研究

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KJS-Y型降尘器多应用于矿井下的掘进工作面、采煤工作面、带式输送机转载点等作业环境,降尘方法是通风降尘技术和喷雾降尘技术的结合。该降尘器是根据许多工程实践的经验研制出的一种降尘机器,在现场使用的过程中发现降尘器的降尘效率及风筒结构的可靠性方面仍具有很大的进步空间。为提高降尘器的工作性能,改善人在操作降尘器时的使用感,本文对其叶轮及其他结构形式进行初步设计,通过使用计算流体力学(CFD),对降尘器内部流场进行仿真模拟,基于人机工程学相关理论对降尘器外观进行优化,并在有限的实验条件下,探讨风筒及内部结构参数对降尘性能的影响。主要研究内容如下:(1)通过对湿式降尘机理的梳理与研究,基于已知的风机理论和公式,对降尘器的叶轮结构、集流器形状以及其他结构进行初步设计。对降尘器的性能参数进行分析,为后续评判降尘器的降尘性能提供理论依据。(2)基于数值模拟理论基础对初步设计的降尘器及初始降尘器进行模拟仿真,通过仿真结果的后处理分析,得到设计前后两种模型的速度与压力分布图,并对两种模型仿真数据进行比较,发现初步设计的降尘器各项性能指标明显提升。(3)对降尘器的风筒及导流体相关结构参数(集流器长度、进风筒长度、出风口直径、导流叶形状、导流叶数量、导流体长度)进行单因素试验研究,得到不同结构参数的变化对降尘性能的影响,从而选取最佳参数取值。(4)为改善作业者操作降尘器时的使用感,应用人机工程学相关理论于降尘器的结构设计中,重点考虑人体尺寸在降尘器尺寸设计中的应用,以及人对色彩语义的感知在降尘器色彩设计中的应用。(5)运用现有的实验条件,分析集流器长度、导流叶形状和导流叶个数对出口风速的影响,并对优化前后的降尘器进行对比实验,结果表明优化后的降尘器相对于原始降尘器出口截面的风速提升了24.5%。本文通过模拟仿真和实验相结合的方法,对KJS-Y型降尘器内部流场情况进行分析,得到不同结构参数对降尘器性能的影响,并应用人机工程学于降尘器的外观结构设计中,研究结果对解决粉尘问题,保障工作者的健康安全具有一定的现实意义。图 [44] 表 [17] 参 [82]
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