環(huán)保噴霧機是糧農(nóng)推薦的一種先進高效的農(nóng)藥噴灑技術(shù)，噴霧機噴霧作業(yè)時，由于氣流的作用，靶標(biāo)的作物枝葉發(fā)生搖擺與翻滾，使作物的葉背、葉面、內(nèi)膛、外部都可均勻地覆蓋上霧滴，同時，由于霧滴被風(fēng)機吹出的氣流強制性的吹向靶標(biāo)，所以可減少霧滴的飄移，降低農(nóng)藥對環(huán)境污染的風(fēng)險。因此，利用液體力學(xué)的原理對噴霧機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，研究噴霧機霧滴傳輸特性及噴霧技術(shù)參數(shù)對霧滴的影響，對指導(dǎo)噴霧機的優(yōu)化設(shè)計及優(yōu)化其噴霧效果具有重要的指導(dǎo)意義。 
在噴霧機噴筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值試驗中，將風(fēng)筒內(nèi)流場簡化為風(fēng)扇扇葉周期性轉(zhuǎn)動處于某一位置的瞬時情況，選用RNGk-ε模式，應(yīng)用動參考系模型方法仿真，將非穩(wěn)態(tài)問題轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)問題求解；用可動風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速作為仿真的初始值，在建立風(fēng)筒的力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了風(fēng)筒出口處的動態(tài)及風(fēng)速；選取了三種不同類型的出風(fēng)口形狀，通過數(shù)值計算選擇出優(yōu)化的出風(fēng)口形狀的類型；選取了五種不同的出風(fēng)口尺寸，通過數(shù)值計算獲得各自的流場數(shù)據(jù)，根據(jù)計算結(jié)果選擇出優(yōu)化的出風(fēng)口的尺寸；通過試驗測定并與數(shù)值計算模型的計算結(jié)果進行了比較，比較結(jié)果表明，數(shù)值計算的結(jié)果與實測結(jié)果之間的誤差在-1.49~1.91%之間，在工程計算允許的誤差范圍內(nèi)。 根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果試制了兩款試驗樣機——圓形噴筒和扁嘴形噴筒噴霧機（又稱遠(yuǎn)射程和寬噴霧噴霧機），進行了射程、風(fēng)速、噴幅、送風(fēng)量及作業(yè)幅寬的測定和評價。遠(yuǎn)射程噴霧機射程為13米、垂直于射程方向的噴幅為2.29m，樶大噴幅出現(xiàn)在距出風(fēng)口10米左右，作業(yè)幅寬在22米左右；寬噴幅噴霧機射程為4.5米、距出風(fēng)口4.5米處出現(xiàn)的噴幅樶寬3.56米，作業(yè)幅寬在10-12米之間；在相同的功率下，由于風(fēng)筒出風(fēng)口形狀的不同，遠(yuǎn)射程式比寬噴幅式噴霧機對霧滴的輸送能力更大，前者作業(yè)幅寬是后者作業(yè)幅寬的2倍。 通過噴霧試驗，對兩種噴霧機在風(fēng)送狀態(tài)下的霧滴傳輸特性進行了試驗及分析，研究了風(fēng)場中的霧滴在運動中受力、運動參數(shù)變化的規(guī)律，分析了兩種噴霧機在噴幅內(nèi)的霧滴分布規(guī)律，結(jié)果表明：1遠(yuǎn)射程噴霧機的霧滴傳輸經(jīng)歷3個過程：近出風(fēng)口處高速氣流對霧滴的破碎使得霧滴直徑變小；中速氣流對霧滴的傳輸中存在碰撞與聚合使霧滴直徑變大；低速氣流使霧滴在擴散彌漫中因蒸發(fā)作用而使霧滴直徑變小；寬噴幅噴霧機的霧滴傳輸主要規(guī)律為，隨著遠(yuǎn)離出風(fēng)口，霧滴直徑變小，遠(yuǎn)離出風(fēng)口的低速氣流使霧滴在空間擴散彌漫，因蒸發(fā)作用而使霧滴直徑變小；2遠(yuǎn)射程噴霧機的抗霧滴漂移能力比寬噴幅噴霧機抗霧滴漂移能力強，但在采樣區(qū)間內(nèi)，寬噴幅噴霧機的霧滴擴散比均大于0.81，噴灑質(zhì)量優(yōu)良；3兩種噴霧機，在垂直于射程方向上的平面內(nèi)，下部的霧滴比上部的霧滴大。 *提出增加噴頭數(shù)目，減小噴頭間的垂直距離和改變噴頭的開啟方式以優(yōu)化噴霧沉積，并進行了試驗，結(jié)果表明，采用優(yōu)化的噴頭安裝方式及開啟方法后，遠(yuǎn)射程噴霧機的霧滴沉積均勻性顯著提高，霧滴沉積分布的變異系數(shù)由111.3%下降為27.4%。 通過改變環(huán)保噴霧機的技術(shù)參數(shù)，試驗測定并分析了噴霧機出風(fēng)口風(fēng)速和噴霧壓力對噴霧霧滴參數(shù)的影響機理及結(jié)果。在距出風(fēng)口不同的采樣點上，風(fēng)速及噴霧壓力對霧滴的作用不同。 |
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