風(fēng)送式霧炮機(jī)風(fēng)筒形狀對(duì)噴霧效果試驗(yàn)

     風(fēng)送式霧炮機(jī)是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的一種先進(jìn)高效的農(nóng)藥噴灑技術(shù)，風(fēng)送式霧炮機(jī)噴霧作業(yè)時(shí)，由于氣流的作用，靶標(biāo)的作物枝葉發(fā)生搖擺與翻滾，使作物的葉背、葉面、內(nèi)膛、外部都可均勻地覆蓋上霧滴，同時(shí)，由于霧滴被風(fēng)機(jī)吹出的氣流強(qiáng)制性的吹向靶標(biāo)，所以可減少霧滴的飄移，降低農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，利用液體力學(xué)的原理對(duì)風(fēng)送式霧炮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究風(fēng)送式霧炮機(jī)霧滴傳輸特性及噴霧技術(shù)參數(shù)對(duì)霧滴的影響，對(duì)指導(dǎo)風(fēng)送式霧炮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及優(yōu)化其噴霧效果具有重要的指導(dǎo)意義。
      在風(fēng)送式霧炮機(jī)噴筒結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值試驗(yàn)中，將風(fēng)筒內(nèi)流場(chǎng)簡(jiǎn)化為風(fēng)扇扇葉周期性轉(zhuǎn)動(dòng)處于某一位置的瞬時(shí)情況，應(yīng)用參考系模型方法仿真，將非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)問(wèn)題求解；用可動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速作為仿真的初始值，在建立風(fēng)筒的力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，仿真分析了風(fēng)筒出口處的動(dòng)態(tài)及風(fēng)速；選取了三種不同類型的出風(fēng)口形狀，通過(guò)數(shù)值計(jì)算選擇出優(yōu)化的出風(fēng)口形狀的類型；選取了五種不同的出風(fēng)口尺寸，通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲得各自的流場(chǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇出優(yōu)化的出風(fēng)口的尺寸；通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定并與數(shù)值計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明，數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果之間的誤差在-1.49~1.91%之間，在工程計(jì)算允許的誤差范圍內(nèi)。
      根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果試制了兩款試驗(yàn)樣機(jī)——圓形噴筒和扁嘴形噴筒風(fēng)送式霧炮機(jī)（又稱遠(yuǎn)射程和寬噴霧風(fēng)送式霧炮機(jī)），進(jìn)行了射程、風(fēng)速、噴幅、送風(fēng)量及作業(yè)幅寬的測(cè)定和評(píng)價(jià)。遠(yuǎn)射程風(fēng)送式霧炮機(jī)射程為13米、垂直于射程方向的噴幅為2.29m，較大噴幅出現(xiàn)在距出風(fēng)口10米左右，作業(yè)幅寬在22米左右；寬噴幅風(fēng)送式霧炮機(jī)射程為4.5米、距出風(fēng)口4.5米處出現(xiàn)的噴幅較寬3.56米，作業(yè)幅寬在10-12米之間；在相同的功率下，由于風(fēng)筒出風(fēng)口形狀的不同，遠(yuǎn)射程式比寬噴幅式風(fēng)送式霧炮機(jī)對(duì)霧滴的輸送能力更大，前者作業(yè)幅寬是后者作業(yè)幅寬的2倍。
      通過(guò)噴霧試驗(yàn)，對(duì)兩種霧炮機(jī)在風(fēng)送狀態(tài)下的霧滴傳輸特性進(jìn)行了試驗(yàn)及分析，研究了風(fēng)場(chǎng)中的霧滴在運(yùn)動(dòng)中受力、運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化的規(guī)律，分析了兩種風(fēng)送式霧炮機(jī)在噴幅內(nèi)的霧滴分布規(guī)律，結(jié)果表明：1遠(yuǎn)射程風(fēng)送式霧炮機(jī)的霧滴傳輸經(jīng)歷3個(gè)過(guò)程：近出風(fēng)口處高速氣流對(duì)霧滴的破碎使得霧滴直徑變小；中速氣流對(duì)霧滴的傳輸中存在碰撞與聚合使霧滴直徑變大；低速氣流使霧滴在擴(kuò)散彌漫中因蒸發(fā)作用而使霧滴直徑變小；寬噴幅風(fēng)送式霧炮機(jī)的霧滴傳輸主要規(guī)律為，隨著遠(yuǎn)離出風(fēng)口，霧滴直徑變小，遠(yuǎn)離出風(fēng)口的低速氣流使霧滴在空間擴(kuò)散彌漫，因蒸發(fā)作用而使霧滴直徑變小；2遠(yuǎn)射程風(fēng)送式霧炮機(jī)的抗霧滴漂移能力比寬噴幅風(fēng)送式霧炮機(jī)抗霧滴漂移能力強(qiáng)，但在采樣區(qū)間內(nèi)，寬噴幅風(fēng)送式霧炮機(jī)的霧滴擴(kuò)散比均大于0.81，噴灑質(zhì)量?jī)?yōu)良；3兩種噴霧機(jī)，在垂直于射程方向上的平面內(nèi)，下部的霧滴比上部的霧滴大。
      ******提出增加噴頭數(shù)目，減小噴頭間的垂直距離和改變噴頭的開(kāi)啟方式以優(yōu)化噴霧沉積，并進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用優(yōu)化的噴頭安裝方式及開(kāi)啟方法后，遠(yuǎn)射程風(fēng)送式霧炮機(jī)的霧滴沉積均勻性顯著提高，霧滴沉積分布的變異系數(shù)由111.3%下降為27.4%。
      通過(guò)改變風(fēng)送式霧炮機(jī)的技術(shù)參數(shù)，試驗(yàn)測(cè)定并分析了風(fēng)送式霧炮機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速和噴霧壓力對(duì)噴霧霧滴參數(shù)的影響機(jī)理及結(jié)果。在距出風(fēng)口不同的采樣點(diǎn)上，風(fēng)速及噴霧壓力對(duì)霧滴的作用不同。