往复式水力冲刷挖藕装置试验平台设计与试验

摘要

针对目前传统水力挖藕喷头的固定冲刷方式存在作业效率低、漏冲现象严重的问题，设计一种往复式水力冲刷挖藕装置试验平台。利用Fluent仿真对喷头形状开展单因素试验，得到喷头最优形状为锥柱形。基于EDEM-Fluent耦合仿真对喷头关键尺寸及工作参数开展正交试验，得到喷头最优参数为出水口直径15 mm、离泥高度50 mm及射流角度30°。采用积分法对喷头运动轨迹及冲刷面积进行理论分析，并利用Matlab计算得到喷头理论最优前进速度为17.3 mm/s、摆动速度为130.7 mm/s。基于往复式水力冲刷挖藕装置试验平台开展单喷头冲刷淤泥性能试验，结果显示喷头关键尺寸及工作参数仿真试验可靠。为探究射流角度、前进速度、摆动速度对莲藕挖净率的综合影响，开展Box-Behnken中心组合性能试验，结果显示，当射流角度为27.4°、前进速度为10.6 mm/s、摆动速度为191.1 mm/s时，莲藕挖净率最大，仿真模拟与台架试验结果显示莲藕挖净率分别为93%和91%。

关键词

往复式水力冲刷 / 莲藕挖藕机 / 液压系统 / Fluent流体仿真 / Fluent-EDEM耦合仿真