风幕式喷杆喷雾流场计算及喷雾参数优化研究

发布时间：2017-12-22 04:23

  本文关键词：风幕式喷杆喷雾流场计算及喷雾参数优化研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：风幕式喷杆喷雾作为一种先进、高效的施药技术,能有效地提高雾滴在作物冠层的沉积分布均匀度,增大雾滴穿透各冠层的能力,胁迫雾滴向作物冠层沉积,减少雾滴的飘失。目前,国内对风幕式喷杆喷雾气液两相流场特性的研究较少,在喷雾场中的雾滴飘移规律和参数优化等方面有待深入研究。本文在反复阅读国内外大量相关文献的基础上,对风幕式喷杆喷雾流场进行了数值仿真和试验研究,分析讨论了风幕式喷杆喷雾流场中的气流分布和雾滴飘移等规律。主要研究内容如下:(1)在三维坐标系对一次雾化形成的单个雾滴颗粒进行动力学分析,从理论上分析风幕风速、侧风风速和喷雾压力对雾滴飘移的影响。基于Miller P H雾滴速度模型和局部近似解法,获得风幕式喷杆喷雾雾滴飘移距离的计算方法。(2)利用风幕式喷杆喷雾的仿真计算模型,分析了风幕外流场速度分布,并用KA31型风速仪测定了风幕出风口气流速度。研究结果表明:当轴流风机转速在1118、2320r/min时,对应的风幕出风口气流平均速度分别为6.3、12.3m/s。气相流场的计算结果与试验结果基本保持一致,由此可认为本文建立的数值计算模型能够实现对风幕式喷杆喷雾过程较为准确的模拟。在风幕气流的作用下,侧风改变了原来的运动方向,沿风幕气流方向运动。风幕气流在一定程度上能有效地抑制侧风的运动,随着风幕风速的逐步增大,风幕气流对侧风的抑制作用逐步增强。(3)利用软件Fluent对气液两相流进行仿真计算,使用激光粒度分析仪测量流场中雾滴粒径的分布,从雾滴粒径结果中选取喷雾高度700mm的雾滴粒径,作为雾滴飘移距离的计算参数和试验参数,分析侧风风速、风幕出风口气流速度和喷雾压力对雾滴飘移距离的影响。研究结果表明:喷雾压力是影响雾滴粒径变化的主要因素。雾滴粒径随喷雾压力的增大而减小,随风幕出风口气流速度、喷雾高度的增大而增大。雾滴平均体积中径的仿真值均小于试验值,但总体来说,雾滴平均体积中径仿真值与试验值的变化趋势比较吻合,说明CFD计算模型是正确可行的。雾滴飘移距离随侧风风速、喷雾压力的增大而增大,随风幕出风口气流速度的增大而减小,雾滴飘移距离计算值与试验值的变化趋势比较吻合,说明该风幕式喷杆喷雾雾滴飘移距离计算方法是可行的。无风幕和侧风时雾化过程中的雾滴扩散会导致飘移现象。风幕能有效地抑制雾滴飘移现象,在4级风以下(含4级风),风幕式喷杆喷雾机也能正常作业。(4)分别用正交试验和回归分析的方法,对比分析侧风风速、风幕出风口气流速度和喷雾压力三种因素对防飘性能的影响程度和各因素与雾滴沉积的定量关系,并以此为依据,对风幕式喷杆喷雾的运行参数进行了优化。研究结果表明:三种影响因素对风幕式喷杆喷雾防飘移性能的影响程度大小依次为:风幕出风口气流速度侧风风速喷雾压力。风幕式喷杆喷雾防飘移性能最优的工作参数为:风幕出风口气流速度12.3m/s,侧风风速0m/s,喷雾压力3bar。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S49

【参考文献】

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本文编号：1318429