【摘 要】
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罩盖式喷雾施药是农业植保作业中的重要技术,可以显著减少雾滴飘移量,提高农药利用效率。本文在分析大量国内外文献的基础上,对机械式罩盖的气流流场形式和空气动力学特性进行模拟仿真与参数优化,为罩盖的设计优化提供理论依据,并进行了多工况优化及田间试验验证。本文的主要研究内容和结论如下:（1）确定了机械式罩盖的类型和关键参数。使用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT对7种类型的机械式罩盖喷雾流场进行了
【基金项目】
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陕西省重点研发计划项目“山区马铃薯小型农机具研制与示范”（编号:2018ZDCXL-NY-03-06）；
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罩盖式喷雾施药是农业植保作业中的重要技术,可以显著减少雾滴飘移量,提高农药利用效率。本文在分析大量国内外文献的基础上,对机械式罩盖的气流流场形式和空气动力学特性进行模拟仿真与参数优化,为罩盖的设计优化提供理论依据,并进行了多工况优化及田间试验验证。本文的主要研究内容和结论如下:（1）确定了机械式罩盖的类型和关键参数。使用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT对7种类型的机械式罩盖喷雾流场进行了数值模拟,获得其连续相（气相）流场的速度矢量分布和离散相（雾滴）运动轨迹等信息。以雾滴沉积率和罩盖上沉积量的作为衡量指标,研究发现,伞状罩盖具有最佳的防飘移性能;并在此基础上,确定伞状罩盖最佳尺寸。以伞状罩盖的出口直径,辅助风入口直径直,喷雾高度为自变量,以雾滴沉积率为响应值,基于响应曲面法,建立雾滴沉积率与优化变量的关联式。利用优化算法,同时考虑出口直径,辅助风入口直径和喷雾高度的情况下,当取出口直径为522mm,辅助风入口直径为302mm和喷雾高度为243mm时,雾滴沉积率取得最大值73.31%。（2）优化了机械式罩盖的工作参数。以雾滴沉积量分布变异系数和雾滴沉积率为优化目标,使用多工况优化方法对罩盖式喷雾流场模拟结果进行优化,建立多工况目标函数,获得优化变量与目标函数的关联式及最佳工况点。在单因素条件下,雾滴沉积率随着风机转速的提高而提高,随着喷雾高度和喷雾压力的降低而降低;雾滴沉积量分布变异系数随着风机转速和喷雾高度的提高呈现先增大后减小的趋势,随着喷雾压力的增加而降低。单因素影响与多因素交互影响的结果趋势相同。应用优化算法,同时求解雾滴沉积量分布变异系数的最小值和雾滴沉积率的最大值。在风机转速在2700r/min,喷雾高度在150mm,喷雾压力为在.3MPa附近时,雾滴沉积率为77.22%,雾滴沉积量分布变异系数为12.76%,为最佳工况。（3）开展了机械式罩盖喷雾系统的田间试验。试验结果表明:雾滴沉积量的试验值要小于其模拟值,但两者的变化趋势是基本一致的,运用模拟研究方法能够较为准确反应罩盖式喷雾系统各参数对雾滴沉积率的影响;雾滴沉积率的试验值要略小于其模拟值,相对偏差最大为（18）（13）（23）（4）;雾滴沉积量分布变异系数的模拟优化值小于试验值,相对偏差最大为（23）（13）（19）（4）。从总体上来看,模拟优化值与其试验值是基本一致的。从试验数据可以得出,雾滴沉积率和雾滴沉积量分布变异系数的最佳工况点为风机转速在（17）（22）（15）（15）?（14）???时,获得雾滴沉积率为（22）（19）（13）（20）（21）（4）,雾滴沉积量分布变异系数为（16）3.58%,与优化所得的喷雾工况点基本相同。
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