利用CFD-DEM耦合的水射流清洗猪粪过程数值模拟与验证

S22; 为探究水射流清洗猪粪的过程和效果,利用计算流体力学和离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合对水射流清洗猪粪过程进行数值模拟与验证.结果表明:1)水射流清洗猪粪过程分为三个阶段:自由射流清洗、淹没射流清洗、冲击强化,水射流到达猪粪层表面后 0.45 s内清洗效率最高;2)在同结构参数和工作压力下,锥形喷嘴清洗效果优于直锥形喷嘴,连续清洗 0.45 s作用时长锥形喷嘴清洗量比直锥形喷嘴高约0.83%;3)锥形喷嘴最大水平清洗移速与清洗目标深度、工作压力负相关,与喷嘴出口直径无明显关系,其中清...

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Published in农业工程学报 Vol. 39; no. 23; pp. 204 - 211
Main Authors 刘凯歌, 周昕, 徐杏, 赵先亮, 潘梓博, 路伏增, 吉洪湖, 蔡静, 周卫东
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 浙江科技学院生物与化学工程学院,杭州 310023 01.12.2023
浙江省农业科学院畜牧兽医研究所,杭州 310021%浙江省农业科学院畜牧兽医研究所,杭州 310021%浙江科技学院生物与化学工程学院,杭州 310023%浙江省农业机械研究院,金华 321017
Subjects
水射流
nozzle
模拟
water jet
simulation
喷嘴
CFD-DEM
流固耦合
clean
清洗
fluid solid coupling
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Summary:S22; 为探究水射流清洗猪粪的过程和效果,利用计算流体力学和离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合对水射流清洗猪粪过程进行数值模拟与验证.结果表明:1)水射流清洗猪粪过程分为三个阶段:自由射流清洗、淹没射流清洗、冲击强化,水射流到达猪粪层表面后 0.45 s内清洗效率最高;2)在同结构参数和工作压力下,锥形喷嘴清洗效果优于直锥形喷嘴,连续清洗 0.45 s作用时长锥形喷嘴清洗量比直锥形喷嘴高约0.83%;3)锥形喷嘴最大水平清洗移速与清洗目标深度、工作压力负相关,与喷嘴出口直径无明显关系,其中清洗目标深度影响最大.该研究提出了 60%含水率的猪粪颗粒粗粒建模方法,并通过清洗试验验证了耦合仿真的有效性,研究结果可为畜禽粪污清洗装备的设计与优化提供理论参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202307175