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茶园风力除虫机出风管道设计及流场模拟研究

曾海洋

  我国是世界上绿茶第一生产大国,根据国家统计局统计,2008年全国茶园面积171.96万hm2,茶叶年产量为125.76万t。在茶园管理中,采用农药进行茶叶病害虫防治,效果明显,但茶叶农药残留容易造成人体危害,同时施药过程中会造成一定的环境污染和对施药操作者的身体伤害。本文课题组率先在国内提出了一种利用风力辅以少量的水形成水雾风捕获害虫的茶园风力除虫机,而出风管道是风力除虫机的重要组成部分。本文主要对风力除虫机出风管道的机构进行了设计及流场模拟研究,其主要研究内容与结论如下: (1)对风力除虫机出风管道进行了结构设计,并利用了PRO/E软件对其进行了三维实体建模,对出风通风管道、出水辅助装置和捕虫装置分别进行设置,制造出了风力除虫机试验样机。同时用风速仪测得制造出来风力除虫机出风管道进风口分别为圆柱入口(锥度为0)和锥形入口(锥度θ为3:8)时的出风口的平均风速分别为18.08m/s和18.15m/s。 (2)介绍了相关流体动力学基础知识,对出风管道在模拟仿真时湍流控制方程的使用以及对方程与模型的离散化进行了处理,同时对流场求解的算法以及CFD的求解流程进行了描述。 (3)利用FLUENT软件对茶园风力除虫机的重要组成部分出风管道进行流场数值模拟计算,分析表明,正对着进风口的出风口处的风压最大。通过模拟优化分析在进风口为圆柱进风口,两出风口相距为280mm时;出风口速度较为均衡,减少了内部涡流漩涡的数量,出风管道内部流场情况得到了改善。 (4)改变进风口端口形状,由原来的圆柱进风口变为锥形进风口,其锥度θ控制在1:8-5:8之间。通过数值模拟仿真分析可以看到,采用锥形进风入口时,出风管道内部流场气体速度场和压力场等的均匀性都起到了很好的作用。同时其内部湍流情况也得到了较好改善。通过比较分析结合制造安装要求知道,在当锥度θ为3:8,进风口为锥形入口(锥度θ为3:8),两出风口相距为320mm时出风管道出风口风速均匀度η较好。 (5)通过数值模拟仿真分析,得到了较好的出风管道结构,为茶园风力除虫机除虫效率提供了有利保证。……   
[关键词]:风力除虫机;出风管道;数值模拟;试验
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湖南农业大学2012年