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国内风幕式喷杆喷雾机的研究刚刚起步,主要集中在在整机的集成与气流辅助功能的实现上。但是施药过程中仍存在农药飘失严重,雾滴穿透性较差、分布不均匀、雾滴沉积量少等问题,针对以上问题,提出对关键部件(风囊)的设计。借鉴国内外对气流辅助喷雾减飘技术的研究基础上,本文基于复得静压计算法设计研制了一款新型风囊结构,减飘效果明显。并对风幕式喷杆喷雾参数对雾滴飘移性能影响进行了试验研究。本文研究的主要内容如下:
(1)在南京农业机械化研究所对江苏大学植保机械课题组研制的风幕式喷杆喷雾试验装置进行雾滴飘移试验研究,通过正交试验L16(44)分析喷头与风幕出风口的水平和垂直距离、喷头的喷施角度、风机转速四个参数共同作用对雾滴飘移的影响。试验结果表明:喷头与风幕的水平距离和垂直距离的改变对飘移率指标的影响不显著,随着水平距离和垂直距离的增大,雾滴飘移指标先增大后减小。喷头喷施角对飘移率指标的影响是显著。随着角度的变化,飘移率指标不断变化。改变风机转速(风囊出风口风速)可以在一定程度上影响飘失,但是相对于喷头喷施角对飘失的影响要小很多。
(2)对原样机风囊出风口风速进行测定,得出出风口风速呈现中间小,两边趋于相等的趋势。针对风幕出口风速不均的问题,运用复得静压计算法建立新型风囊的数值模型,对新型风囊建立几何模型并采用计算流体力学(CFD)技术对新型风囊的内流场区域进行了建模和仿真。结合新型风囊的仿真结果和出风口风速的测试结果进行了对比分析,分析表明:新型风囊内流场不存在强旋流、流道窄的缺点,出风口风速方向保证垂直于出风口,并且通过1118、1670、2220、2746r/min四种风机转速下出风口风速的测试试验,得出新型样机风囊比原样机风囊出口风速变异系数分别降低7.3695%、12.7572%、11.912%、7.1201%。
(3)通过对常规喷雾、原样机风囊辅助喷雾和新型风囊辅助喷雾三种作业方式的室内试验对比,结合计算流体力学(CFD)技术,研究新型风囊辅助喷雾在自然风影响下,风幕气流流场与离散雾滴在三维区域内的交互耦合作用,进行了综合仿真。结果表明:常规喷雾、原样机风囊辅助喷雾、新型风囊辅助喷雾三者的雾滴沉积量分别为10949g、15909g、16442g,风幕的存在对于喷雾雾滴的飘移有减飘作用,尤其是在有自然风作用下的时候,效果更加明显。风囊出风口风速均匀性的提高,对于喷雾雾滴的减飘性能有提高。不同尺寸的雾滴颗粒的沉积量得到提高,沉积分布更加靠近喷射源。