气助式静电超声雾化喷头研制与试验
发布时间：2023-04-30 06:37
随着雾化栽培在农业领域的广泛发展,雾化栽培对喷雾装置的工作性能也有了更高的要求,比如雾滴粒径和雾化量的大小,还有雾滴在植物根部的粘附效果等。目前应用于雾化栽培领域的装置主要是超声雾化喷头,其主要分为流体动力式和压电换能式,流体动力式雾化喷头相比较与压电换能式其喷雾范围较宽,且雾化量大,雾滴粒径细小,结构简单,能耗低。同时采用静电喷雾技术可以有效的提高雾滴的利用率和粘附率,减小雾滴飘移损失,提高雾化栽培效率。鉴于此,本文设计了一种气助式静电超声雾化喷头,主要由拉瓦尔管,两级谐振管,静电感应环组成。首先运用fluent仿真软件结合正交试验的方法对拉瓦尔管及两级谐振管的结构尺寸参数进行确定,结果表明:(1)拉瓦尔管的收缩角为40°,扩张角为12°,入口直径为8.4mm,喉口直径为2.1mm和出口直径为3.4mm时,拉瓦尔管的出口速度最大。(2)两级谐振管之间的夹角为80°,直径为4.86mm,且两级谐振管的长度比为1时,两级谐振管的谐振性能最好。其次基于静电感应原理采用环状电极作为充电电极,并对其电学模型进行介绍,同时运用Comsol Multiphysics软件模拟分析得出:雾滴的最佳荷电...
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外超声雾化喷头的研究现状
1.2.2 国内外静电喷雾技术的研究现状
1.2.3 国内外雾滴运动特性的研究现状
1.3 本课题主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 气助式静电超声雾化喷头拉瓦尔管的设计
2.1 气助式静电超声雾化喷头整体结构设计方案
2.2 拉瓦尔管的经验设计
2.3 拉瓦尔管内气体热力参数的计算
2.4 拉瓦尔管内流场模拟
2.4.1 求解方法的选择
2.4.2 计算模型及边界条件的设定
2.4.3 网格划分
2.5 数值模拟结果分析
2.5.1 压力场的模拟结果分析
2.5.2 速度场的模拟结果分析
2.5.3 温度场的模拟结果分析
2.5.4 不同入口压力对拉瓦尔管内流场的影响
2.6 基于CFD正交试验的拉瓦尔管结构优化
2.6.1 优化方案设计
2.6.2 正交试验结果
2.6.3 正交试验结果极差分析
2.7 本章小结
第三章 气助式静电超声雾化喷头整体结构的设计
3.1 基于CFD正交试验的两级谐振管内流场模拟
3.1.1 两级谐振管结构设计
3.1.2 计算模型和边界条件的设定
3.1.3 正交试验方案设计
3.1.4 正交试验结果
3.1.5 正交试验结果极差分析
3.2 气助式静电超声雾化喷头充电电极的选择
3.2.1 感应充电电学模型
3.2.2 电极环的电场模拟
3.3 气助式静电超声雾化喷头整体结构的设计
3.4 本章小结
第四章 静电雾滴变形破碎数值模拟
4.1 静电雾滴变形破碎理论分析
4.1.1 雾滴荷电方式
4.1.2 荷电雾滴雾化原理
4.2 荷电雾滴变形破碎仿真设置
4.2.1 水滴模型的建立
4.2.2 流场作用过程
4.2.3 电场作用过程
4.3 雾滴变形破碎结果分析
4.4 影响雾滴变形破碎的主要因素
4.4.1 电压
4.4.2 表面张力
4.4.3 水滴直径
4.7 本章小结
第五章 喷头雾化性能试验
5.1 雾滴粒径谱的测量与分析
5.1.1 试验目的
5.1.2 试验条件
5.1.3 试验装置
5.1.4 试验方案
5.1.5 试验过程
5.1.6 试验结果分析
5.2 雾滴沉积分布试验研究
5.2.1 试验目的
5.2.2 试验条件
5.2.3 试验装置
5.2.4 试验方案
5.2.5 试验数据处理
5.2.6 静电喷雾与非静电喷雾雾滴沉积分布率试验分析
5.2.7 静电喷雾沉积分布率正交试验设计
5.2.8 正交试验结果分析
5.3 静电雾滴在植物根系粘附试验
5.3.1 试验目的
5.3.2 试验条件
5.3.3 试验装置
5.3.4 试验方案
5.3.5 试验过程
5.3.6 试验结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术成果及参与项目
本文编号：3806631
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外超声雾化喷头的研究现状
1.2.2 国内外静电喷雾技术的研究现状
1.2.3 国内外雾滴运动特性的研究现状
1.3 本课题主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 气助式静电超声雾化喷头拉瓦尔管的设计
2.1 气助式静电超声雾化喷头整体结构设计方案
2.2 拉瓦尔管的经验设计
2.3 拉瓦尔管内气体热力参数的计算
2.4 拉瓦尔管内流场模拟
2.4.1 求解方法的选择
2.4.2 计算模型及边界条件的设定
2.4.3 网格划分
2.5 数值模拟结果分析
2.5.1 压力场的模拟结果分析
2.5.2 速度场的模拟结果分析
2.5.3 温度场的模拟结果分析
2.5.4 不同入口压力对拉瓦尔管内流场的影响
2.6 基于CFD正交试验的拉瓦尔管结构优化
2.6.1 优化方案设计
2.6.2 正交试验结果
2.6.3 正交试验结果极差分析
2.7 本章小结
第三章 气助式静电超声雾化喷头整体结构的设计
3.1 基于CFD正交试验的两级谐振管内流场模拟
3.1.1 两级谐振管结构设计
3.1.2 计算模型和边界条件的设定
3.1.3 正交试验方案设计
3.1.4 正交试验结果
3.1.5 正交试验结果极差分析
3.2 气助式静电超声雾化喷头充电电极的选择
3.2.1 感应充电电学模型
3.2.2 电极环的电场模拟
3.3 气助式静电超声雾化喷头整体结构的设计
3.4 本章小结
第四章 静电雾滴变形破碎数值模拟
4.1 静电雾滴变形破碎理论分析
4.1.1 雾滴荷电方式
4.1.2 荷电雾滴雾化原理
4.2 荷电雾滴变形破碎仿真设置
4.2.1 水滴模型的建立
4.2.2 流场作用过程
4.2.3 电场作用过程
4.3 雾滴变形破碎结果分析
4.4 影响雾滴变形破碎的主要因素
4.4.1 电压
4.4.2 表面张力
4.4.3 水滴直径
4.7 本章小结
第五章 喷头雾化性能试验
5.1 雾滴粒径谱的测量与分析
5.1.1 试验目的
5.1.2 试验条件
5.1.3 试验装置
5.1.4 试验方案
5.1.5 试验过程
5.1.6 试验结果分析
5.2 雾滴沉积分布试验研究
5.2.1 试验目的
5.2.2 试验条件
5.2.3 试验装置
5.2.4 试验方案
5.2.5 试验数据处理
5.2.6 静电喷雾与非静电喷雾雾滴沉积分布率试验分析
5.2.7 静电喷雾沉积分布率正交试验设计
5.2.8 正交试验结果分析
5.3 静电雾滴在植物根系粘附试验
5.3.1 试验目的
5.3.2 试验条件
5.3.3 试验装置
5.3.4 试验方案
5.3.5 试验过程
5.3.6 试验结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术成果及参与项目
本文编号：3806631
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