施药系统中隔膜泵压力波动的研究

发布时间：2023-04-26 02:00

　　变量施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是未来施药发展的方向。然而变量施药系统中隔膜泵的间歇性吸排液以及液压元件快速动作的特点,导致施药系统管路的压力波动范围较大,进而影响喷头的雾化特性以及喷施流量的控制精度。本文针对变量施药系统管路中压力脉动的主要来源——隔膜泵的波动特性展开研究,利用Workbench软件下的FSI模块对隔膜泵工作过程中内部流场的动态变化进行双向流固耦合仿真,实时监测隔膜泵出口压力值、稳压气室隔膜变形量,并在现有的PWM变量施药系统特性试验台上完成隔膜泵出口压力动态特性测试试验,验证仿真模型的准确性和仿真结果的可靠性。论文主要工作及结论如下:(1)首先分类分析了国内外的研究现状。根据变量施药系统中存在较大压力波动以及往复式隔膜泵输出压力脉动的研究现状,提出了本文的研究内容。(2)对ZMB240型活塞式隔膜泵工作原理、内部结构展开分析,在准确真实反映隔膜泵压力波动特点的基础上对隔膜泵采取上水速度入口简化,同时对喷雾系统中喷头、比例溢流阀等部件简化,最终得到隔膜泵三维CFD仿真的简化模型。(3)基于Workbench下FSI流固耦合模块实现隔膜泵液...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 施药系统中压力波动特性的研究现状
        1.2.2 隔膜泵输出压力波动特性的研究现状
    1.3 论文的研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 本章小结
第二章 建立隔膜泵的三维CFD仿真模型
    2.1 ZMB240型活塞式隔膜泵介绍
    2.2 ZMB240型活塞式隔膜泵三维模型建立
    2.3 隔膜泵简化
        2.3.1 泵轴滑块机构Adams分析
        2.3.2 滑块行程运动函数拟合
        2.3.3 隔膜泵两侧隔膜运动简化
        2.3.4 简化模型速度入口UDF程序编写
        2.3.5 隔膜泵出口简化
    2.4 隔膜泵简化仿真模型建立
    2.5 本章小结
第三章 隔膜泵稳压气室隔膜有限元分析
    3.1 双向流固耦合理论
        3.1.1 流体控制方程
        3.1.2 结构控制方程
        3.1.3 流固耦合方程
        3.1.4 双向流固耦合的求解过程
    3.2 隔膜泵稳压气室介绍
    3.3 隔膜泵流固耦合分析
        3.3.1 计算模型
        3.3.2 网格划分
        3.3.3 湍流模型
        3.3.4 边界条件
        3.3.5 参数设置
    3.4 仿真模型验证
    3.5 稳压气室隔膜仿真结果分析
    3.6 本章小结
第四章 隔膜泵稳压气室作用研究
    4.1 不带稳压气室隔膜泵Fluent仿真
        4.1.1 不带稳压气室的隔膜泵仿真模型
        4.1.2 计算过程及结果分析
    4.2 不同稳压气室初始压力下隔膜泵波动特性研究
    4.3 隔膜泵波动特性试验验证
        4.3.1 试验方案
        4.3.2 试验结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 隔膜泵稳压气室参数对输出压力脉动的影响
    5.1 喷雾系统中隔膜泵对管路压力脉动的影响理论分析
        5.1.1 稳压气室隔膜弹性模量对输出压力脉动影响
        5.1.2 稳压气室初始容积对输出压力脉动影响
        5.1.3 稳压气室初始压力和隔膜泵转速对输出压力脉动影响
    5.2 隔膜泵输出压力脉动影响因素分析
        5.2.1 建立稳压气室容积的水平
        5.2.2 建立隔膜弹性模量的水平
        5.2.3 设置稳压气室初始压力和喷雾压力的水平
    5.3 隔膜泵参数对输出压力脉动的影响规律
        5.3.1 稳压气室容积、隔膜弹性模量对隔膜泵输出压力脉动的影响
        5.3.2 稳压气室初始压力对隔膜泵输出压力脉动的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的主要论文和专利



本文编号：3801507