【摘 要】
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本文以喷雾液体的表面张力为切入点,基于喷雾射流雾化机理,应用计算机流体力学方法和田间喷雾试验方法,研究液体表面张力对远射程风送式喷雾机外部流场中雾滴特性的影响。主要研究内容及结论如下:(1)根据远射程风送式喷雾机的实际喷幅范围和喷筒出口形状,在ANSYS ICEM软件中建立远射程风送式喷雾机外部流场的三维模型。采用标准k-?方程以及DPM计算模型作为远射程风送式喷雾机外部流场数值模拟的方法,其中物
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“远射程风送式喷雾机的雾滴空间传输机理及协同机制”(31671591); 广州市科技计划项目“果园柔性对靶精准喷雾系统研究”(201607010362); 广东省科技计划项目“山地果园运输机械设备专利技术转化”(2015B090901031); 广东省农业标准化研究
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本文以喷雾液体的表面张力为切入点,基于喷雾射流雾化机理,应用计算机流体力学方法和田间喷雾试验方法,研究液体表面张力对远射程风送式喷雾机外部流场中雾滴特性的影响。主要研究内容及结论如下:(1)根据远射程风送式喷雾机的实际喷幅范围和喷筒出口形状,在ANSYS ICEM软件中建立远射程风送式喷雾机外部流场的三维模型。采用标准k-?方程以及DPM计算模型作为远射程风送式喷雾机外部流场数值模拟的方法,其中物理模型采用动态曳力模型,湍流分散选择离散随机游走模型。根据所测的四种柑橘病虫害防治农药液体表面张力的分布范围,设置数值试验和田间试验的喷雾液体表面张力范围指标。(2)利用Fluent软件对远射程风送式喷雾机外部流场进行仿真计算,分析液体表面张力对外流场中雾滴粒径、雾滴密度、雾滴速度和雾滴沉积分布的影响。研究结果表明:(1)降低液体表面张力可以使流场中的雾滴粒径变小。(2)降低液体表面张力,沿喷筒出口轴线方向上,雾滴密度>0.07kg/m3所占区域逐渐增加。(3)降低液体表面张力可以提高雾滴的平均速度。(4)相同采样点上,雾滴沉积量随液体表面张力降低而减少;在相同液体表面张力时,近出风口处,雾滴沉积量随喷雾距离增加而增加;在风场中部区域,雾滴沉积量随喷雾距离增加而减少;在远处风场,雾滴沉积量随喷雾距离增加无明显变化趋势。(3)远射程风送式喷雾机田间喷雾试验的结果表明,采样点相同时,液体表面张力越小,雾滴粒径越小;经与无风送时单个喷头所测得的雾滴粒径进行对比发现:在有风送的条件下,流场中的雾滴发生了聚合,形成的雾滴更大;液体表面张力相同时,距离喷筒出口2~4m范围内,雾滴沉积量出现最大值;不同液体表面张力时,相同采样点上雾滴沉积量随着液体表面张力的增大而增大。(4)数值试验与田间试验所测雾滴沉积值的卡方检验结果表明:数值试验与田间试验的雾滴沉积值无显著差异。说明本文所采用的仿真模型对不同液体表面张力下远射程风送式喷雾机流场中雾滴体积中径X50、雾滴速度、雾滴密度分布和雾滴沉积特性的研究结果可信。
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