基于ANSYS 的采棉機分風箱應用研究

摘 要： 氣力輸送系統是采棉機工作部件中的重要系統之一，分風箱是氣力輸送系統中重要的組成部分，分風箱將風機出口處的風量分配給采棉機的采摘裝置，分風箱結構對風機風量的分配起到重要作用。構建了兩種不同結構的分風箱模型，采用ANSYS 軟件對不同結構的分風箱內部風速和風壓的差異進行數值模擬，對分風箱的速度矢量云圖、風壓云圖及各個出口平均風速進行了分析。結果表明，在能滿足風速要求的前提下，模型Ⅱ的結構更加合理。

關鍵詞：采棉機；分風箱；氣力輸送系統；仿真分析；ANSYS

中圖分類號：S225.91 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）05-0089-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.05.016

0 引言

棉花不僅是重要的戰略物資，而且是國民經濟發展的重要產業[1-2]。目前，新疆維吾爾自治區（簡稱新疆）棉花機械化采收率達到85% 左右，大大提高了新疆棉花的采收效率[3-4]。氣力輸送系統是采棉機的核心系統之一，分風箱更是氣力輸送系統的重要組成部分，其將風機產生的風量分配給采棉機的各個采摘裝置，完成棉花的輸送工作[5]。在農業機械設計及優化方面，許多研究人員采用數值模擬方法對氣力輸送系統進行分析。司書國[6] 基于Fluent 軟件分析了葉片曲率半徑、風機外殼等因素對橫流風機氣動性能的影響規律，確定了橫流風機的最佳結構參數。彭震等[7] 應用Fluent數值模擬方法對采摘頭輸棉通道內部流場進行了分析，得到了輸棉阻力小、效率高的采摘頭擴散板最優夾角。吾爾科木·冉合木等[8] 基于有限元方法對集棉筒結構和工作參數進行了改進，提出了解決集棉筒堵塞問題的新方法和技術參數。盧博等[9] 為提高氣吸滾筒式排種器充種性能，降低負壓風機能耗，運用流體仿真軟件對滾筒進行了內流場模擬，設計了一種氣吸雙滾筒式排種器，滿足棉花種子精量播種的農藝要求。王敬等[10] 采用Fluent 技術對組合氣吸式排種器關鍵部件進行了仿真研究，確定了排種器幾何參數、動力參數對氣流場的變化和影響規律，為設計試制播種機提供參考。在此基礎上，本研究以3 行采棉機分風箱為研究對象，采用流場的數值模擬技術對兩種不同結構的分風箱內部進行流體數值模擬，在相同工況下，對分風箱內部不同位置的風速和風壓進行分析研究，確定更合適的分風箱結構，并為分風箱的結構設計提供理論依據。