塔型风送式喷雾机导流结构参数优化
发布时间：2021-04-10 13:22
针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
喷雾机三维模型图
为验证仿真模型及计算方法的可靠性,对喷雾机样机进行实际验证试验,与仿真计算结果进行对标。试验过程中始终保持喷雾机样机各结构参数均与仿真所用的三维模型相同。在喷雾机运行稳定时,使用风速测量仪在point 1、point 2…point 5五个监测点对应的位置测量喷雾机的出风口风速。其中每测量点测量3次风速值,对3次测量值求平均值作为试验测量风速值,以保证测量值的准确性。本文用相对误差E作为各测量点模拟结果精度的衡量指标,计算方法如式(1)所示。
通过综合对比,可以看出第3组、第4组模型各监测点速度的标准差较小,说明各出风口处的气流速度分布较为均匀,其导流结构更为合理。但第3组模型各监测点处的气流速度值均较小,不能满足喷雾机作业的要求。且第3组模型中风机的安装位置为风机圆心距地距离为650 mm,但拖拉机后输出轴位置固定,若要完全实现第3组模型的参数匹配,则还需为风机添加一套复杂的提升传动系统。而在第4组仿真试验参数匹配的情况下,风机的安装位置与原始喷雾机模型相同,即风机圆心距地面的距离仍为450 mm,不用改变原有的风机传动机械结构,就能使得喷雾机各出风口处的速度满足作业要求且分布均匀,故第4组模型的导流结构为最为合理。第4组仿真试验计算结果如图3所示。从图3可以看出,第4组模型各监测点处的气流速度均能达到作业要求,速度平均值较高且标准差较小,各出风口处的气流速度分布较均匀,说明喷雾机的导流结构与入口风速值匹配合理。即当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,内隔板安装夹角为20°,导流板5的安装角度为50°时,喷雾机各出风口处气流速度能够满足作业要求且分布均匀,解决了喷雾机顶部气流速度较小的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]果园风送喷雾机气助式喷头风力性能数值模拟与试验[J]. 杨风波,张玲,薛新宇,金永奎,陈晨,孙涛. 农业机械学报. 2018(06)
[2]果园风送喷雾机导流板角度对气流场三维分布的影响[J]. 吕晓兰,张美娜,常有宏,雷哓晖,杨青松. 农业工程学报. 2017(15)
[3]风送式果园喷雾机发展现状及趋势[J]. 丁天航,曹曙明,薛新宇,丁素明. 中国农机化学报. 2016(10)
[4]风机在农林植保机械中的应用研究现状及展望[J]. 王杰,陶振洋,茹煜,周宏平. 中国农机化学报. 2016(09)
[5]果园喷雾机单双风机风道气流场仿真与试验[J]. 丁天航,曹曙明,薛新宇,丁素明,周良富,乔白羽. 农业工程学报. 2016(14)
[6]果园风送式喷雾机防治效果试验[J]. 邱威,顾家冰,丁为民,吕晓兰,孙诚达,陆江. 农业机械学报. 2015(01)
[7]CFD技术在果树风送喷雾中的应用与前景分析[J]. 周良富,薛新宇,贾卫东,丁素明,孙竹. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[8]我国密植型果园病虫害防治方法与技术对策[J]. 张玲,薛新宇,丁素明,吕晓兰,施鹏. 中国农机化学报. 2013(06)
[9]果树喷雾用圆盘风扇三维气流速度场数值模拟与验证[J]. 陈发元,汪小旵,丁为民,傅锡敏,吕晓兰,何国敏. 农业机械学报. 2010(08)
[10]STAR-CCM+使用技巧[J]. 计算机辅助工程. 2010(02)
硕士论文
[1]基于STARCCM的某微车除霜性能研究与优化[D]. 崔津楠.北京理工大学 2016
[2]果园风送静电喷雾及施药特性的研究[D]. 王仰龙.河北农业大学 2015
[3]气流辅助式喷杆弥雾机的研制[D]. 刘丰乐.山东农业大学 2010
本文编号：3129711
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
喷雾机三维模型图
为验证仿真模型及计算方法的可靠性,对喷雾机样机进行实际验证试验,与仿真计算结果进行对标。试验过程中始终保持喷雾机样机各结构参数均与仿真所用的三维模型相同。在喷雾机运行稳定时,使用风速测量仪在point 1、point 2…point 5五个监测点对应的位置测量喷雾机的出风口风速。其中每测量点测量3次风速值,对3次测量值求平均值作为试验测量风速值,以保证测量值的准确性。本文用相对误差E作为各测量点模拟结果精度的衡量指标,计算方法如式(1)所示。
通过综合对比,可以看出第3组、第4组模型各监测点速度的标准差较小,说明各出风口处的气流速度分布较为均匀,其导流结构更为合理。但第3组模型各监测点处的气流速度值均较小,不能满足喷雾机作业的要求。且第3组模型中风机的安装位置为风机圆心距地距离为650 mm,但拖拉机后输出轴位置固定,若要完全实现第3组模型的参数匹配,则还需为风机添加一套复杂的提升传动系统。而在第4组仿真试验参数匹配的情况下,风机的安装位置与原始喷雾机模型相同,即风机圆心距地面的距离仍为450 mm,不用改变原有的风机传动机械结构,就能使得喷雾机各出风口处的速度满足作业要求且分布均匀,故第4组模型的导流结构为最为合理。第4组仿真试验计算结果如图3所示。从图3可以看出,第4组模型各监测点处的气流速度均能达到作业要求,速度平均值较高且标准差较小,各出风口处的气流速度分布较均匀,说明喷雾机的导流结构与入口风速值匹配合理。即当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,内隔板安装夹角为20°,导流板5的安装角度为50°时,喷雾机各出风口处气流速度能够满足作业要求且分布均匀,解决了喷雾机顶部气流速度较小的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]果园风送喷雾机气助式喷头风力性能数值模拟与试验[J]. 杨风波,张玲,薛新宇,金永奎,陈晨,孙涛. 农业机械学报. 2018(06)
[2]果园风送喷雾机导流板角度对气流场三维分布的影响[J]. 吕晓兰,张美娜,常有宏,雷哓晖,杨青松. 农业工程学报. 2017(15)
[3]风送式果园喷雾机发展现状及趋势[J]. 丁天航,曹曙明,薛新宇,丁素明. 中国农机化学报. 2016(10)
[4]风机在农林植保机械中的应用研究现状及展望[J]. 王杰,陶振洋,茹煜,周宏平. 中国农机化学报. 2016(09)
[5]果园喷雾机单双风机风道气流场仿真与试验[J]. 丁天航,曹曙明,薛新宇,丁素明,周良富,乔白羽. 农业工程学报. 2016(14)
[6]果园风送式喷雾机防治效果试验[J]. 邱威,顾家冰,丁为民,吕晓兰,孙诚达,陆江. 农业机械学报. 2015(01)
[7]CFD技术在果树风送喷雾中的应用与前景分析[J]. 周良富,薛新宇,贾卫东,丁素明,孙竹. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[8]我国密植型果园病虫害防治方法与技术对策[J]. 张玲,薛新宇,丁素明,吕晓兰,施鹏. 中国农机化学报. 2013(06)
[9]果树喷雾用圆盘风扇三维气流速度场数值模拟与验证[J]. 陈发元,汪小旵,丁为民,傅锡敏,吕晓兰,何国敏. 农业机械学报. 2010(08)
[10]STAR-CCM+使用技巧[J]. 计算机辅助工程. 2010(02)
硕士论文
[1]基于STARCCM的某微车除霜性能研究与优化[D]. 崔津楠.北京理工大学 2016
[2]果园风送静电喷雾及施药特性的研究[D]. 王仰龙.河北农业大学 2015
[3]气流辅助式喷杆弥雾机的研制[D]. 刘丰乐.山东农业大学 2010
本文编号：3129711
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