工业油污干冰清洗数值模拟与试验

作     者：曾勇 郑潇天 赵雪雅 陈洪博 顾金彤 

作者机构：盐城工学院机械工程学院 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51405418) 江苏省高校自然科学基金面上项目(22KJD460009) 江苏省“青蓝工程”项目(2021) 

主　　题：干冰清洗 数值模拟 二值法 工业油污 计算流体力学 

摘      要：目前对于干冰清洗效果还依赖于工人的经验，无法获得较为准确的清洗参数。为了获得干冰清洗的最佳工艺参数，提升清洗效率并降低清洗成本，采用CFD数值模拟和试验相结合的方法，并以常见的附着力等级为2级和4级的油污为清洗对象，研究清洗距离、清洗角度、清洗速度和干冰颗粒质量流量等主要工艺参数对清洗效果的影响。通过CFD仿真，分析距离喷枪口不同位置与干冰颗粒浓度以及速度的影响关系，获得干冰清洗距离控制范围；通过静态清洗试验，并与仿真结果对比，验证CFD仿真方法的有效性和准确性；通过正交动态清洗试验，并采用图像二值化处理方法，分析清洗距离、清洗角度、清洗速度和干冰颗粒质量流量对清洗效果的影响关系。最后，通过变参数清洗试验，获得两种油污完全清洗的工艺参数。试验结果表明，对附着力等级2的油污，清洗距离对清洗效果影响最大，而对于附着力等级为4的油污，干冰质量流量对清洗效果影响最大，不同附着力的油污，工艺参数的影响大小不同，清洗参数之间相互制约影响，故在清洗时须选取适当清洗参数。不同附着力的油污，工艺参数的影响大小不同，确定主要清洗参数后，其余清洗参数将发生改变，所以在清洗时须要选择合适的清洗参数。采用仿真试验相结合的方法，针对不同性质的油污，得出精确的清洗参数，可以高效地去除工件表面地油污且极大的降低成本。