《風送式噴霧機噴筒及噴霧效果最佳化機理》是依託華南農業大學，由宋淑然擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：風送式噴霧機噴筒及噴霧效果最佳化機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋淑然
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風送式噴霧機具有噴幅大、霧滴細且均勻性好、農藥使用效率高和受環境制約少等優點，是聯合國糧農組織推薦的一種先進施藥技術。目前風送式噴霧機存在的主要問題有：（1）缺乏對噴霧機的作業機理和設計理論的研究，產品開發停留在經驗或半經驗設計階段；（2）噴霧機噴筒結構固定，無法靈活調節各噴霧參數以實現最最佳化的噴霧效果。因此，研究風送式噴霧機的作業機理，探索減少藥液損失、實現最最佳化噴霧效果的途徑，對風送式噴霧機設計的標準化、系列化及提高風送式噴霧技術具有重要意義。本項目研究內容：（1）套用計算流體力學、實驗流體力學、氣體動力學的原理與方法對噴筒結構、氣流運動、氣流對霧滴的作用進行建模和仿真，研究其力學特性；（2）設計製作噴霧機樣機，進行實驗並考慮環境因素，對模型進行修正；（3）研究不同噴霧參數組合下霧滴初始直徑、傳輸特性和沉積特性的變化規律；（4）建立噴霧效果的最優模型，為風送式噴霧機研發提供依據。
結題摘要
風送式噴霧機利用氣流把農藥霧滴強制噴入作物冠層，該方法可大幅度降低農藥飄失量，常用於高稈作物和果樹、林木的病蟲害防治中。利用CFD（Computational Fluid Dynamics，即計算流體動力學）對風送式噴霧機噴筒結構進行研究，可以準確預測產品的整體性能，使產品設計或最佳化周期顯著縮短，降低費用。本項目研究內容包括：（1）利用數值試驗及正交試驗的方法，對風送式噴霧機的噴筒結構進行最佳化設計；（2）建立噴筒的力學模型，仿真分析噴筒出口處的速度，並通過試驗測定評價模型的可信性；（3）最佳化導流器，試製試驗樣機，利用數值試驗及實際測量，測量最佳化後風送式噴霧機的流場、氣流運動分布及功率消耗；（4）研究氣流對霧滴的作用及霧滴初始直徑、傳輸特性、沉積特性和霧滴譜變化規律；（5）寬噴幅風送式噴霧機噴口形式最佳化研究；（6）最佳化霧滴沉積分布。本項目研究的重要結果包括：（1）影響噴筒壓力損失及噴筒出口風速值的因素依次均為：出風口直徑、柱形噴筒長度、錐形噴筒長度；（2）在噴筒出口採樣點上，仿真計算出的風速值區間覆蓋實測風速值的機率為95%；χ2 檢驗表明在水平0.05下，噴筒出風口風速的仿真值均服從其實際測量值的分布，表明研究所選定的模型是可信的；（3）導流片的安裝既有利於將噴筒內的旋轉氣流轉化為軸向的氣流，同時又產生壓力損失，導流片數目一般以4~5片為宜，安裝半橢球形導流器的噴筒與安裝柱形導流器的噴筒的出風口速度基本相同，而前者的工作效率高，具有節約電能的作用，額定工況下，可節約電功率4.88%；（4）風送式噴霧機的霧滴傳輸經歷3個過程：近出風口處高速氣流對霧滴的破碎使得霧滴直徑變小；中速氣流對霧滴的傳輸中存在的碰撞與聚合使霧滴直徑變大；低速氣流使霧滴在擴散瀰漫中因蒸發作用而使霧滴直徑變小；（5）最佳化的寬噴幅風送式噴霧機的噴幅擴大了55.46%；（6）採用最佳化的噴頭安裝方式及開啟方法後，風送式噴霧機的霧滴沉積均勻性顯著提高，霧滴沉積分布的變異係數由111.3%下降為27.41%；（7）將風機的轉速作為仿真的初始值，用MRF模型對風送式噴霧機噴筒出口的風速進行仿真計算，為風送式噴霧機噴筒結構的最佳化提供一種更接近實際工況的仿真方法。
