一种高效的集尘托盘及其针对紧凑型清扫器的性能优化设计（基于CFD-RSM方法） 周文和、 严家琪、 白家林、 侯芳勇、 刘月

《Applied Sciences》：An Effective Dust Collection Tray and Its Performance Optimized for Compact Sweepers Based on CFD-RSM Method Wenhe Zhou, Jiaqi Yan, Jialin Bai, Fangyong Hou and Yue Lyu

　　

摘要

随着中国城市化和人工智能技术的快速发展，小型智能扫地机已成为解决城市清洁问题的极具前景的技术解决方案。高性能集尘托盘（DCT）的研发和突破是这类扫地机大规模实际应用的核心前提。尽管吹吸集成技术在理论上具有显著提升除尘效率的潜力，但在扫地机领域，尤其是在其应用于无人驾驶小型机型方面的研究上，尚未得到足够的重视。本研究提出了一种新型高效DCT的概念，并通过实验验证了其数值模型的有效性。随后，通过结合计算流体动力学（CFD）数值模拟和响应面方法（RSM），高效DCT的设计工作得以顺利完成。最后，数值研究了喷嘴气流速度、吸入口负压以及车辆行驶速度这三个关键操作参数对除尘效果的影响机制。研究结果表明，当DCT的吹气角度为18°、肩部角度为20°、直径与长度比为0.2时，其除尘效率可达到98.7%的峰值。此时，喷嘴吹气速度为14 m/s，吸入口负压为-1800 Pa，车辆行驶速度为1.4 m/s。本研究为高性能DCT的设计提供了重要的理论支持和可行的技术路径。