風送式霧炮機風筒形狀對噴霧效果試驗

     風送式霧炮機是聯合國糧農組織推薦的一種先進高效的農藥噴灑技術，風送式霧炮機噴霧作業時，由于氣流的作用，靶標的作物枝葉發生搖擺與翻滾，使作物的葉背、葉面、內膛、外部都可均勻地覆蓋上霧滴，同時，由于霧滴被風機吹出的氣流強制性的吹向靶標，所以可減少霧滴的飄移，降低農藥對環境污染的風險。因此，利用液體力學的原理對風送式霧炮機的主要結構參數進行優化設計，研究風送式霧炮機霧滴傳輸特性及噴霧技術參數對霧滴的影響，對指導風送式霧炮機的優化設計及優化其噴霧效果具有重要的指導意義。
      在風送式霧炮機噴筒結構優化的數值試驗中，將風筒內流場簡化為風扇扇葉周期性轉動處于某一位置的瞬時情況，應用參考系模型方法仿真，將非穩態問題轉化為穩態問題求解；用可動風扇的轉速作為仿真的初始值，在建立風筒的力學模型的基礎上，仿真分析了風筒出口處的動態及風速；選取了三種不同類型的出風口形狀，通過數值計算選擇出優化的出風口形狀的類型；選取了五種不同的出風口尺寸，通過數值計算獲得各自的流場數據，根據計算結果選擇出優化的出風口的尺寸；通過試驗測定并與數值計算模型的計算結果進行了比較，比較結果表明，數值計算的結果與實測結果之間的誤差在-1.49~1.91%之間，在工程計算允許的誤差范圍內。
      根據優化的結果試制了兩款試驗樣機——圓形噴筒和扁嘴形噴筒風送式霧炮機（又稱遠射程和寬噴霧風送式霧炮機），進行了射程、風速、噴幅、送風量及作業幅寬的測定和評價。遠射程風送式霧炮機射程為13米、垂直于射程方向的噴幅為2.29m，較大噴幅出現在距出風口10米左右，作業幅寬在22米左右；寬噴幅風送式霧炮機射程為4.5米、距出風口4.5米處出現的噴幅較寬3.56米，作業幅寬在10-12米之間；在相同的功率下，由于風筒出風口形狀的不同，遠射程式比寬噴幅式風送式霧炮機對霧滴的輸送能力更大，前者作業幅寬是后者作業幅寬的2倍。
      通過噴霧試驗，對兩種霧炮機在風送狀態下的霧滴傳輸特性進行了試驗及分析，研究了風場中的霧滴在運動中受力、運動參數變化的規律，分析了兩種風送式霧炮機在噴幅內的霧滴分布規律，結果表明：1遠射程風送式霧炮機的霧滴傳輸經歷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碰撞與聚合使霧滴直徑變大；低速氣流使霧滴在擴散彌漫中因蒸發作用而使霧滴直徑變小；寬噴幅風送式霧炮機的霧滴傳輸主要規律為，隨著遠離出風口，霧滴直徑變小，遠離出風口的低速氣流使霧滴在空間擴散彌漫，因蒸發作用而使霧滴直徑變小；2遠射程風送式霧炮機的抗霧滴漂移能力比寬噴幅風送式霧炮機抗霧滴漂移能力強，但在采樣區間內，寬噴幅風送式霧炮機的霧滴擴散比均大于0.81，噴灑質量優良；3兩種噴霧機，在垂直于射程方向上的平面內，下部的霧滴比上部的霧滴大。
      ******提出增加噴頭數目，減小噴頭間的垂直距離和改變噴頭的開啟方式以優化噴霧沉積，并進行了試驗，結果表明，采用優化的噴頭安裝方式及開啟方法后，遠射程風送式霧炮機的霧滴沉積均勻性顯著提高，霧滴沉積分布的變異系數由111.3%下降為27.4%。
      通過改變風送式霧炮機的技術參數，試驗測定并分析了風送式霧炮機出風口風速和噴霧壓力對噴霧霧滴參數的影響機理及結果。在距出風口不同的采樣點上，風速及噴霧壓力對霧滴的作用不同。