張益維

(重慶三峽學(xué)院機械工程學(xué)院 重慶萬州 404100)

目前規(guī)?；霓r(nóng)場和養(yǎng)殖場等均已采用糞污分離機對糞污進行固液分離，通過目前的研究發(fā)現(xiàn)螺旋壓榨式糞污固液分離機的脫水率更高，[1-3]而螺旋壓榨式糞污固液分離機的螺旋結(jié)構(gòu)等需要利用流場分析，但一般的螺旋壓榨式糞污固液分離機的內(nèi)部流場負責，網(wǎng)格劃分過多，計算機計算緩慢，因此對螺旋壓榨式糞污固液分離機進行了簡化，并對螺旋壓榨式糞污固液分離機在FLUENT中的計算模型進行了適當切割，以保證計算的速度和準確度。

1 螺旋壓榨式糞污固液分離機的幾何建模分析

結(jié)合重慶市開州區(qū)長隆特種養(yǎng)殖基地提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文對該糞污分離機進行了簡化建模。其中螺旋軸和螺旋葉片在建模中簡化為一個整體，在實際應(yīng)用中，有兩種結(jié)構(gòu)，一種是整體式螺旋軸，即螺旋抽于螺旋葉片一體制作，主要優(yōu)點是制作安裝較為簡便，但缺點也較為明顯，若螺旋葉片有損傷，必須整體替換，造成維修成本增加；另一種是套裝式螺旋軸，即螺旋軸和螺旋葉片分別制造再進行安裝，其優(yōu)缺點與整體式螺旋軸剛好相反，其制造更為復(fù)雜，但維修簡便，可以直接對受損葉片進行替換。

整體式螺旋軸與套裝式螺旋軸在流場分析中，并無較大區(qū)別，只有在對螺旋軸進行強度分析時，兩種不同的螺旋軸區(qū)別較大，本文主要是對螺旋壓縮機的內(nèi)部流場進行分析，故而在建模中未區(qū)分整體式螺旋軸和套裝式螺旋軸，均采用了整體式建模。

2 螺旋壓榨式糞污固液分離機的流道模型分析

為對螺旋壓榨式糞污固液分離機進行流場分析，需要求出其流場區(qū)域即獲得螺旋壓榨式糞污固液分離機的流道模型。

圖1 螺旋壓榨式糞污固液分離機流道模型

3 螺旋壓榨式糞污固液分離機的網(wǎng)格劃分

為提高網(wǎng)格質(zhì)量，保證模擬結(jié)果的準確性，本文采用了非均勻結(jié)構(gòu)技術(shù)對其進行了網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分中還需重點考慮的問題有近壁面處由于黏性效應(yīng)對流場的影響。[4]由于該模型的網(wǎng)格過多，為解決普通工作站難以承受如此大規(guī)模的運算，且運算時間過長的問題，本文采取了對該模型整體進行切割的方式，在進行仿真分析時，也按照該分段模型進行，在中間段時，將前一段的出口結(jié)果作為下一段的入口邊界條件設(shè)置，依次進行仿真分析。

4 螺旋壓榨式糞污固液分離機的仿真分析結(jié)果

結(jié)合重慶市開州區(qū)長隆特種養(yǎng)殖基地提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，對該模型進行仿真分析，求解其內(nèi)部壓力及液體體積分布如圖5所示，出口處壓力變小，且由于螺旋軸的運動作用，在出口邊緣處造成了部分區(qū)域壓力較大的狀況；對于螺旋壓榨式糞污固液分離機內(nèi)部的固液分布狀態(tài)可見圖2（b）所示，由于篩網(wǎng)處流體可以流出導(dǎo)致流體在靠近篩網(wǎng)處分布較少，起到了固液分離的作用。

圖2 螺旋壓榨式糞污固液分離機仿真結(jié)果

5 結(jié)論

對于仿真分析的幾何建模和數(shù)值建模過程，應(yīng)結(jié)合仿真分析的目的有選擇的對實物和邊界條件等進行簡化，簡化結(jié)果應(yīng)做到不影響仿真分析的實際結(jié)果，能夠重現(xiàn)真實狀況，為相關(guān)分析做有力支撐。

螺旋壓榨式糞污固液分離機由于體積較大，且篩網(wǎng)較密，導(dǎo)致網(wǎng)格過多，為不影響對其壓榨性能分析，可采用合適的分段仿真的方式進行仿真分析，保證其分析結(jié)果。