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【摘要】采用计算流体力学（CFD）方法对某干式扫路车脉冲除尘器内部流场进行了数值模拟研究。建立除尘器几何模型，并基于有限体积法选择结构化网格划分，施加一定的边界条件后，以FLUENT为工具，进行数值计算求解。数值计算结果表明，该扫路车脉冲除尘器模型内部流场不均匀，流量分配不合理。本文提出在除尘器进风口处增设挡流板的改进措施，使得流量分配相对偏差降到13.08%。得出的分析结果为扫路车脉冲除尘器的设计改进提供可靠依据。
【关键词】 CFD 扫路车 脉冲除尘器
一、前言
近年来，城市环境问题日益严重，城市环卫也是愈发受到人们重视。扫路车作为主要环卫清扫工具之一，分为湿式扫路车和干式扫路车两种。由于北方冬季温度较低，湿式扫路车在工作过程中需要洒水，使用受到限制，所以干式扫路车成为北方主要环卫清扫工具。
干式扫路车由吸尘系统和除尘系统两部分构成，国内姜兆文[1]朱伏龙[2]等学者对吸尘系统中的吸嘴进行了研究，为扫路车设计开发提供了理论依据。不过，国内对于扫路车除尘系统的研究相比于国外存在一定差距，相关研究较少。
本文才用CFD计算流体力学方法对国内某干式扫路车脉冲除尘器进行仿真计算，并对仿真结果进行分析讨论，总结除尘器内部流场分布规律，为扫路车脉冲除尘器的设计开发提供理论支持，缩短产品开发周期，降低产品设计成本，提高产品工作效果。
二、脉冲除尘器模型建立
（一）物理模型
模型箱体高度为1500mm，截面面积（长×宽）为800mm×800mm。除尘器进风口位于中箱体底面位置，长×宽为230mm×300mm，灰斗是倒四棱锥。除尘器出风口位于进风口同侧，长×宽为600mm×250mm。滤筒长度为660mm，直径为325mm，共4个滤筒。含尘气流从除尘器进风口进入，通过除尘器内部滤筒，大部分尘粒被清除落到除尘器底部的灰斗中，过滤后的干净气体从上箱体上的出风口排向大气。
（二）CFD计算模型
1.基本假设
由于扫路车脉冲除尘器内部结构复杂，为方便模型建立和计算，进行如下假设：
（1）进行模拟时，由于气固两相流中颗粒相浓度较低，可以简化除尘器内部流场为单相流动。
（2）由于褶皱滤筒网格划分复杂，甚至导致无法计算，故将褶皱滤筒结构近似简化为圆筒。
（3）只考虑除尘器过滤过程，不计脉冲喷吹清灰装置对过滤过程的影响。
2.网格划分
将模型分成除尘器箱体、滤筒、进风口、出风口以及灰斗5个部分，使用ICEM分别进行结构网格划分。进行网格无关性检验，确定网格数约为420，000。
3.边界条件
除尘器进风口设置为速度入口边界条件速度入口，设进风口速度为6.56m/s；除尘器出风口设置为压力出口，由于出风口与大气直接相连，故设为大气压；由于褶皱结构复杂，简化为圆形滤筒。故设4个滤筒为多孔跳跃边界条件porous jump，渗透率为195×10-9，厚度为1mm。
（三）流体控制方程
采用k-ε标准湍流模型，对流项为二阶迎风格式，应用SIMPLE算法进行求解。有限厚度多孔介质压力变化用Darcy定律和一个附加的惯性损失表示：
五、除尘器流场模拟优化设计
本文提出一项改进措施：在除尘器箱体入口处增设一个挡流板。流量分配相对偏差为13.08%，小于要求的15%偏差极限值，流量分配基本均匀。流场分布更加均匀是由于进风口处挡流板的存在，使得进风口的气流射流减弱，扫路车除尘器内部流场分布基本均匀，对滤筒外侧冲刷作用减弱。
六、结语
（1）对除尘器流场进行CFD模拟，发现除尘器滤筒两侧的速度超过设计值，对滤筒两侧形成冲刷作用，降低了除尘效率，缩短了滤筒使用寿命。
（2）扫路车除尘器内部流场中各个滤筒的流量分配十分不均匀。流量分配相对偏差达到51.95%，不能满足处理气量相对偏差15%的一般要求。
（3）本文提出一项改进措施：在除尘器箱体进风口处增设一个挡流板，使得流量分配相对偏差为13.08%。用这种方案可以使扫路车除尘器中的气流更加均匀，同时也没有大幅度的更改模型结构，经济实用。
参考文献
[1]姜兆文， 成凯， 耿宇明. 吸扫式扫路车吸嘴流场性能分析[J]. 专用汽车， 2012， （6）.
[2]朱伏龙， 张冠哲， 陈杰. 真空吸尘车吸尘口的流场仿真和结构优化[J]. 机械设计与制造， 2008， （11）.
【关键词】 CFD 扫路车 脉冲除尘器
一、前言
近年来，城市环境问题日益严重，城市环卫也是愈发受到人们重视。扫路车作为主要环卫清扫工具之一，分为湿式扫路车和干式扫路车两种。由于北方冬季温度较低，湿式扫路车在工作过程中需要洒水，使用受到限制，所以干式扫路车成为北方主要环卫清扫工具。
干式扫路车由吸尘系统和除尘系统两部分构成，国内姜兆文[1]朱伏龙[2]等学者对吸尘系统中的吸嘴进行了研究，为扫路车设计开发提供了理论依据。不过，国内对于扫路车除尘系统的研究相比于国外存在一定差距，相关研究较少。
本文才用CFD计算流体力学方法对国内某干式扫路车脉冲除尘器进行仿真计算，并对仿真结果进行分析讨论，总结除尘器内部流场分布规律，为扫路车脉冲除尘器的设计开发提供理论支持，缩短产品开发周期，降低产品设计成本，提高产品工作效果。
二、脉冲除尘器模型建立
（一）物理模型
模型箱体高度为1500mm，截面面积（长×宽）为800mm×800mm。除尘器进风口位于中箱体底面位置，长×宽为230mm×300mm，灰斗是倒四棱锥。除尘器出风口位于进风口同侧，长×宽为600mm×250mm。滤筒长度为660mm，直径为325mm，共4个滤筒。含尘气流从除尘器进风口进入，通过除尘器内部滤筒，大部分尘粒被清除落到除尘器底部的灰斗中，过滤后的干净气体从上箱体上的出风口排向大气。
（二）CFD计算模型
1.基本假设
由于扫路车脉冲除尘器内部结构复杂，为方便模型建立和计算，进行如下假设：
（1）进行模拟时，由于气固两相流中颗粒相浓度较低，可以简化除尘器内部流场为单相流动。
（2）由于褶皱滤筒网格划分复杂，甚至导致无法计算，故将褶皱滤筒结构近似简化为圆筒。
（3）只考虑除尘器过滤过程，不计脉冲喷吹清灰装置对过滤过程的影响。
2.网格划分
将模型分成除尘器箱体、滤筒、进风口、出风口以及灰斗5个部分，使用ICEM分别进行结构网格划分。进行网格无关性检验，确定网格数约为420，000。
3.边界条件
除尘器进风口设置为速度入口边界条件速度入口，设进风口速度为6.56m/s；除尘器出风口设置为压力出口，由于出风口与大气直接相连，故设为大气压；由于褶皱结构复杂，简化为圆形滤筒。故设4个滤筒为多孔跳跃边界条件porous jump，渗透率为195×10-9，厚度为1mm。
（三）流体控制方程
采用k-ε标准湍流模型，对流项为二阶迎风格式，应用SIMPLE算法进行求解。有限厚度多孔介质压力变化用Darcy定律和一个附加的惯性损失表示：
五、除尘器流场模拟优化设计
本文提出一项改进措施：在除尘器箱体入口处增设一个挡流板。流量分配相对偏差为13.08%，小于要求的15%偏差极限值，流量分配基本均匀。流场分布更加均匀是由于进风口处挡流板的存在，使得进风口的气流射流减弱，扫路车除尘器内部流场分布基本均匀，对滤筒外侧冲刷作用减弱。
六、结语
（1）对除尘器流场进行CFD模拟，发现除尘器滤筒两侧的速度超过设计值，对滤筒两侧形成冲刷作用，降低了除尘效率，缩短了滤筒使用寿命。
（2）扫路车除尘器内部流场中各个滤筒的流量分配十分不均匀。流量分配相对偏差达到51.95%，不能满足处理气量相对偏差15%的一般要求。
（3）本文提出一项改进措施：在除尘器箱体进风口处增设一个挡流板，使得流量分配相对偏差为13.08%。用这种方案可以使扫路车除尘器中的气流更加均匀，同时也没有大幅度的更改模型结构，经济实用。
参考文献
[1]姜兆文， 成凯， 耿宇明. 吸扫式扫路车吸嘴流场性能分析[J]. 专用汽车， 2012， （6）.
[2]朱伏龙， 张冠哲， 陈杰. 真空吸尘车吸尘口的流场仿真和结构优化[J]. 机械设计与制造， 2008， （11）.