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喷杆弥雾机气流辅助系统的设计与试验

马伟伟

   化学农药的使用已成为防治病虫害的主要、高效手段,仅每年我国都有100万吨农药制剂、1亿吨药液喷洒到农田中。喷洒出去的农药只有20%~30%能沉积在作物叶片上,不仅造成农药大量浪费,还造成环境污染,农产品农药残留超标。本文基于充分利用农药喷洒过程中小雾滴的有效性和如何控制其飘移性以实现降低农药用量的喷雾技术,探讨了影响农药雾滴飘移的因素,并进行了雾滴飘移特性的试验和评价。在总结国外研究控制雾滴飘移技术的基础上,针对喷杆喷雾机,依据流体力学原理设计了一套气流辅助系统。该系统主要包括风机气囊装置、液压传动装置和调速装置。 利用SolidWorks绘制了各零部件及整机的三维实体图,使得设计结果更加直观。利用计算流体力学软件对该系统的关键部件气囊进行了内部流场的模拟。首先,利用前置处理器GAMBIT对各部件建立模型、划分网格并生成网格文件;然后,将前置处理器产生的网格文件导入FLUENT中,设定边界条件并选择合适的数学模型,对各部件内部气流场的速度等高线、速度矢量图和流线轨迹进行了数值模拟,分析模拟结果并对原设计结构不合理之处进行改进,对改进后的结构重新建模并模拟内部气流场。最终改进结构的模拟结果表明:流场分布和速度分布都达到了设计要求。确定了系统动力传递方式—由拖拉机供油泵提供高压油,驱动齿轮马达,再带动轴流风机,向气囊灌气。对液压传动系统中的风机马达的转速进行控制,根据不同环境条件,使用相应的转速下的气流速度。测定了调速装置对风机风量控制,并标记出相应刻度下的风量。 使用AutoCAD绘制了各部件的零件图和系统装配图,加工制作了风机、气囊等部件,并与喷杆机构组装,完成样机整体制作。 室内试验验证了气囊的防飘性能效果,验证风幕技术机理分析的正确性。测定在不同外界条件下,使用不同速度气流的合理性。验证气囊速度均匀性,气流辅助系统的防飘性能、二次雾化性能等。同时进行防飘喷头对比试验。试验结果表明,采用气流辅助技术能有效降低雾滴飘移,提高农药利用率。实现了风机正反转控制,快速折叠喷杆;采用雾量沉积质量中心距Dc指标,有效的评价了本系统的防飘性能。雾滴体积中经在81.1以下,二次雾化性能良好,雾滴均匀度DR在0.74以上,满足要求。风幕对普通喷头及防飘喷头均有明显防飘效果,对普通喷头的Dc的降低值都大小于防飘喷头的值。同时高压、低外界风速组合比低压、高外界风速组合的Dc值要大,这说明压力的变化引起雾滴大小的变化对Dc值的影响要大于风速变化对其的影响,因此,说明辅助气流更有利于对小雾滴的胁迫沉降。从雾滴二次雾化情况和降低飘移率来看,效果良好,整机设计达到了预期目标。……   
[关键词]:雾滴;风机;气囊;FLUENT;流场模拟;防飘
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年