基于FLUENT模拟的喷雾机的改进设计

2017-09-05卢寿丽张强

大陆桥视野·下 2017年6期

卢寿丽　张强

【摘要】本文研究的是风送式喷雾机的改进设计，使用计算流体动力学软件FLUENT对不同参数的出风口进行了气体流畅模拟，大大节约了成本，减少了时间。利用风送喷雾技术有效的解决了现有喷雾机农药漂移浪费严重，喷雾不均匀的缺点，同时立体风送的设计比原有的环形风送更能适应葡萄种植模式的植保作业。

【关键词】喷雾机；风送式；FLUENT；模拟

前言

为适应葡萄篱架式种植结以及一些低矮冠层结构果树，设计了宽度可调结构的小型立管风送式喷雾机，大大减少了传统轴流

式喷雾机农药分配不合理现象。采用离心风送喷雾技术，风筒竖直在立体喷架两端，不仅二次雾化雾滴，同时气流携带吹送雾滴和枝叶，增加了雾滴在植株上的覆盖率。利用FLUENT仿真模拟了出风口不同参数下的气流场以及圆锥雾喷头在不同自然风干扰下的雾滴运动情况，使结果更加直观，大大缩短了设计时间，减少了成本。

1.基于FLUENT气流与喷雾模拟

风筒出口风量、风速大小及其均匀性是决定气流作用效果的关键参数，风量的大小可通过改变风机的转速来控制和调节，而风速的均匀性取决于风筒和出风口的结构参数，风筒选择的是市场上常用的PVC管，输风管选择的是挠性软风管，所以主要出风口参数决定了气流作用效果。本文利用flunt仿真模擬对风筒出风口等相关参数进行了气流模拟，主要的参数有：出风口大小，出风口间距，出风口形状。通过不同出风口因素组合，得出最佳出风口参数，不仅减少了成本，而且大大缩短了设计时间。

首先利用Pro/ENGINEER三维建模，如图1所示。然后导入Gambit进行网格划分。

1.1 气流模拟结果

出风口面积一定时，出风口个数越多，风速越小，途中模拟的出风口面积为3.5 cm2 ，可以看出，间距80 mm时，距离风口35 cm时，风速基本上达到了最小风速8 m/s，且均匀性要好。

1.2 喷雾模拟

采用的是压力旋转雾化喷头，雾化场为直径750 mm，高550 mm的圆柱，对计算模型采用六面体非结构网格cooper方式进行划分，由于喷嘴相对于雾化场太小，所以划分网格时利用尺寸函数，对喷嘴部分进行了加密处理。

2.喷头喷量测定

试验分别测定了两种喷头：圆锥雾喷头和扇形雾喷头。圆锥雾喷头和扇形雾喷头喷量测试结果如图2所示，测定了喷雾压力为0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa时两种喷头喷雾量。用量筒收集每个喷头的喷雾量，测定时间30 s，用电子秤测出量筒内液体重量。试验重复10次，结果取其平均值。

3.防飘性能测试

试验开始前首先对风机的转速、出风口和距离出风口35 cm处风速风速进行了测定，如表1所示。

4.结论

使用计算流体动力学软件FLUENT对不同参数的出风口进行了气体流畅模拟，大大节约了成本，减少了时间。通过室内试验测定了风送系统对雾滴的防飘效果，设定了不同影响条件的组合，有效的验证了风送喷雾技术的优点。

参考文献：