盧壽麗 張 強(qiáng) / 山東協(xié)和學(xué)院

基于FLUENT模擬的噴霧機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

盧壽麗 張 強(qiáng) / 山東協(xié)和學(xué)院

本文研究的是風(fēng)送式噴霧機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT對(duì)不同參數(shù)的出風(fēng)口進(jìn)行了氣體流暢模擬，大大節(jié)約了成本，減少了時(shí)間。利用風(fēng)送噴霧技術(shù)有效的解決了現(xiàn)有噴霧機(jī)農(nóng)藥漂移浪費(fèi)嚴(yán)重，噴霧不均勻的缺點(diǎn)，同時(shí)立體風(fēng)送的設(shè)計(jì)比原有的環(huán)形風(fēng)送更能適應(yīng)葡萄種植模式的植保作業(yè)。

噴霧機(jī)；風(fēng)送式；FLUENT；模擬

前言

為適應(yīng)葡萄籬架式種植結(jié)以及一些低矮冠層結(jié)構(gòu)果樹，設(shè)計(jì)了寬度可調(diào)結(jié)構(gòu)的小型立管風(fēng)送式噴霧機(jī)，大大減少了傳統(tǒng)軸流

式噴霧機(jī)農(nóng)藥分配不合理現(xiàn)象。采用離心風(fēng)送噴霧技術(shù)，風(fēng)筒豎直在立體噴架兩端，不僅二次霧化霧滴，同時(shí)氣流攜帶吹送霧滴和枝葉，增加了霧滴在植株上的覆蓋率。利用FLUENT仿真模擬了出風(fēng)口不同參數(shù)下的氣流場(chǎng)以及圓錐霧噴頭在不同自然風(fēng)干擾下的霧滴運(yùn)動(dòng)情況，使結(jié)果更加直觀，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，減少了成本。

1.基于FLUENT氣流與噴霧模擬

風(fēng)筒出口風(fēng)量、風(fēng)速大小及其均勻性是決定氣流作用效果的關(guān)鍵參數(shù)，風(fēng)量的大小可通過改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制和調(diào)節(jié)，而風(fēng)速的均勻性取決于風(fēng)筒和出風(fēng)口的結(jié)構(gòu)參數(shù)，風(fēng)筒選擇的是市場(chǎng)上常用的PVC管，輸風(fēng)管選擇的是撓性軟風(fēng)管，所以主要出風(fēng)口參數(shù)決定了氣流作用效果。本文利用flunt仿真模擬對(duì)風(fēng)筒出風(fēng)口等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了氣流模擬，主要的參數(shù)有：出風(fēng)口大小，出風(fēng)口間距，出風(fēng)口形狀。通過不同出風(fēng)口因素組合，得出最佳出風(fēng)口參數(shù)，不僅減少了成本，而且大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。

首先利用Pro/ENGINEER三維建模，如圖1所示。然后導(dǎo)入Gambit進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

圖1 三維建模

圖2 圓錐霧噴頭和扇形霧噴頭噴量測(cè)試結(jié)果

1.1 氣流模擬結(jié)果

出風(fēng)口面積一定時(shí)，出風(fēng)口個(gè)數(shù)越多，風(fēng)速越小，途中模擬的出風(fēng)口面積為3.5 cm2,可以看出，間距80 mm時(shí)，距離風(fēng)口35 cm時(shí)，風(fēng)速基本上達(dá)到了最小風(fēng)速8 m/s,且均勻性要好。

1.2 噴霧模擬

采用的是壓力旋轉(zhuǎn)霧化噴頭，霧化場(chǎng)為直徑750 mm,高550 mm的圓柱，對(duì)計(jì)算模型采用六面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格cooper方式進(jìn)行劃分，由于噴嘴相對(duì)于霧化場(chǎng)太小，所以劃分網(wǎng)格時(shí)利用尺寸函數(shù)，對(duì)噴嘴部分進(jìn)行了加密處理。

2.噴頭噴量測(cè)定

試驗(yàn)分別測(cè)定了兩種噴頭：圓錐霧噴頭和扇形霧噴頭。圓錐霧噴頭和扇形霧噴頭噴量測(cè)試結(jié)果如圖2所示，測(cè)定了噴霧壓力為0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa時(shí)兩種噴頭噴霧量。用量筒收集每個(gè)噴頭的噴霧量，測(cè)定時(shí)間30 s，用電子秤測(cè)出量筒內(nèi)液體重量。試驗(yàn)重復(fù)10次，結(jié)果取其平均值。

3.防飄性能測(cè)試

試驗(yàn)開始前首先對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、出風(fēng)口和距離出風(fēng)口35 cm處風(fēng)速風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)定，如表1所示。

表1 風(fēng)速測(cè)定

4.結(jié)論

使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT對(duì)不同參數(shù)的出風(fēng)口進(jìn)行了氣體流暢模擬，大大節(jié)約了成本，減少了時(shí)間。通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定了風(fēng)送系統(tǒng)對(duì)霧滴的防飄效果，設(shè)定了不同影響條件的組合，有效的驗(yàn)證了風(fēng)送噴霧技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

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盧壽麗（1986-），女，漢族，山東煙臺(tái)人，碩士研究生，2012年畢業(yè)于山東科技大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)任教于山東協(xié)和學(xué)院機(jī)電工程系，從事教學(xué)工作。