盧壽麗 張 強 / 山東協(xié)和學(xué)院

基于FLUENT模擬的噴霧機的改進設(shè)計

盧壽麗 張 強 / 山東協(xié)和學(xué)院

本文研究的是風(fēng)送式噴霧機的改進設(shè)計，使用計算流體動力學(xué)軟件FLUENT對不同參數(shù)的出風(fēng)口進行了氣體流暢模擬，大大節(jié)約了成本，減少了時間。利用風(fēng)送噴霧技術(shù)有效的解決了現(xiàn)有噴霧機農(nóng)藥漂移浪費嚴(yán)重，噴霧不均勻的缺點，同時立體風(fēng)送的設(shè)計比原有的環(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；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)計了寬度可調(diào)結(jié)構(gòu)的小型立管風(fēng)送式噴霧機，大大減少了傳統(tǒng)軸流

式噴霧機農(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)下的氣流場以及圓錐霧噴頭在不同自然風(fēng)干擾下的霧滴運動情況，使結(jié)果更加直觀，大大縮短了設(shè)計時間，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仿真模擬對風(fēng)筒出風(fēng)口等相關(guān)參數(shù)進行了氣流模擬，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)計時間。

首先利用Pro/ENGINEER三維建模，如圖1所示。然后導(dǎo)入Gambit進行網(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試結(jié)果

1.1 氣流模擬結(jié)果

出風(fēng)口面積一定時，出風(fēng)口個數(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，距離風(fēng)口35 cm時，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，霧化場為直徑750 mm,高550 mm的圓柱，對計算模型采用六面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格cooper方式進行劃分，由于噴嘴相對于霧化場太小，所以劃分網(wǎng)格時利用尺寸函數(shù)，對噴嘴部分進行了加密處理。

2.噴頭噴量測定

試驗分別測定了兩種噴頭：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試結(jié)果如圖2所示，測定了噴霧壓力為0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa時兩種噴頭噴霧量。用量筒收集每個噴頭的噴霧量，測定時間30 s，用電子秤測出量筒內(nèi)液體重量。試驗重復(fù)10次，結(jié)果取其平均值。

3.防飄性能測試

試驗開始前首先對風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、出風(fēng)口和距離出風(fēng)口35 cm處風(fēng)速風(fēng)速進行了測定，如表1所示。

表1 風(fēng)速測定

4.結(jié)論

使用計算流體動力學(xué)軟件FLUENT對不同參數(shù)的出風(fēng)口進行了氣體流暢模擬，大大節(jié)約了成本，減少了時間。通過室內(nèi)試驗測定了風(fēng)送系統(tǒng)對霧滴的防飄效果，設(shè)定了不同影響條件的組合，有效的驗證了風(fēng)送噴霧技術(shù)的優(yōu)點。

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盧壽麗（1986-），女，漢族，山東煙臺人，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)院機電工程系，從事教學(xué)工作。