喷筒结构对风送式喷雾机射流动力的影响
基于ANSYS_Workbench的果园雾炮打药机风筒的力学特性分析
文章编号：1673-887X(2023)05-0034-04基于ANSYS Workbench 的果园雾炮打药机风筒的力学特性分析陈丽，谢钰，陈梅艳，范九荣，叶选林（云南开放大学机电工程学院，云南昆明650223）摘要随着果树的大面积种植，传统的喷药技术和器具已经很难满足大型果园的生产管理需求，雾炮打药机是目前大型果园农药喷洒的重要器具之一。
风筒的结构及其稳定性是影响雾炮打药机性能的主要因素之一。
文章利用ANSYS Workbench 分析射程为80m 的雾炮打药机风筒的力学特性。
结果表明：在额定工况下，风筒的最大应力为36.93MPa，远小于材料的许用应力；最大变形量为0.3mm，能满足雾炮打药机的正常工作需求；风筒的最大应力出现在风筒底部，对焊口的要求较高，可将焊口放在风筒的正上方，降低失效风险；风筒的前四阶模态的振动频率范围为70.5~141.2Hz，当外界激励频率在此范围内时，应注意共振失效问题。
关键词雾炮打药机；果园管理；力学特性中图分类号S233.74文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.05.013Analysis of Mechanical Characteristics of the Air Duct of Orchard Fog Gun Applicator Basedon ANSYS WorkbenchChen Li,Xie Yu,Chen Meiyan,Fan Jiurong,Ye Xuanlin(College of Mechanical and Electrical Engineering,Yunnan Open University,Kunming 650223,Yunnan,China )Abstract ：With the large-scale planting of fruit trees,the traditional pesticide spraying agronomy and equipment have been difficult to meet the needs of agricultural management in large orchards.At present,the spray gun sprayer is one of the important equipment for pesticide spraying in large orchards.The structure and stability of the air duct is one of the main factors affecting the performance of the fog gun dispenser.In this paper,ANSYS Workbench is used to analyze the mechanical characteristics of the air duct of the fog gun dosing machine with a range of 80m.The analysis results show that under the rated working condition,the maximum stress of the air duct is 36.93MPa,which is far less than the allowable stress of the material;The maximum deformation is 0.30mm,which can meet the normal working requirements of the fog gun dosing machine;The maximum stress of the air duct appears at the bottom of the air duct,and the requirements for the welded junction are high.The welded junction can be placed directly above the air duct to reduce the risk of failure.The vibration frequency range of the first four modes of the air duct is 70.5~141.2hz.When the external excitation frequency is within this range,attention should be paid to the problem of resonance failure.Key words ：fog gun applicator,orchard management,mechanical properties随着社会经济的不断发展，我国水果的消费水平和种植情况都有了一定的提升[1，2]。
果园风送喷雾机风送系统研究现状与发展趋势
果园风送喷雾机风送系统研究现状与发展趋势随着果树种植规模的不断扩大，果园风送喷雾机风送系统的研究和应用越来越受到关注。
本文主要介绍果园风送喷雾机风送系统研究现状与发展趋势。
一、研究现状1.喷雾机理论研究果园喷雾机是果园风送喷雾系统的核心组成部分。
对喷雾机的理论研究主要涉及雾化原理、流场分析、喷雾器性能等方面。
近年来，有关热力学、流体力学和化学反应动力学的理论研究成果得到了广泛应用，进一步提高了喷雾机的喷雾效率和经济效益。
2.喷雾控制技术研究喷雾控制技术是果园风送喷雾系统中的关键技术，主要包括喷嘴选型、喷雾粒度和喷药剂量控制等方面。
目前，喷嘴的选择和使用建立在先进的计算机模拟和实验室测试基础上，能够有效地控制喷雾粒度和喷药剂量，提高喷雾效率和经济效益。
3.传感器技术应用随着传感器技术的不断发展，果园风送喷雾机风送系统中传感器技术的应用得到了广泛关注。
传感器技术能够实现精确的喷雾粒度控制、液位监测和流量计量等功能，提高了喷雾效率和经济效益。
二、发展趋势1.智能化发展智能化是未来果园风送喷雾机风送系统的一个重要发展趋势。
智能化产品能够实现自动化控制、实时监测和数据分析等功能，提高了工作效率和质量。
2.绿色化发展绿色化是未来果园风送喷雾机风送系统发展的一个重要目标。
随着环保意识的不断提高，绿色化产品成为了果园经营的主流趋势。
未来果园风送喷雾机风送系统将更加注重环保、节能和健康。
3.多样化应用未来果园风送喷雾机风送系统将逐渐实现多样化应用。
除了传统的喷药作业，它还可以用于果树保墒、果实柔化和果实清洗等多项工作，拓展了其应用范围和市场前景。
喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计
喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计1韩启龙，马洋(第二炮兵工程大学 动力工程系， 陕西 西安 710025)摘要：喷嘴是产生高压水射流的关键部件，其结构形式对射流动力学性能有很大影响。
以圆柱形喷嘴为对象，进行喷嘴结构对高压水射流的影响分析及结构参数优化设计。
采用两相流计算流体力学模型进行喷嘴内外的射流流场分析。
为节省计算资源，在优化设计时引入Kriging 代理模型替代计算流体力学模型。
分别采用改进的非劣分类遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-II ）和基于分解的多目标进化算法（MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition, MOEA/D ）进行单目标和多目标优化设计。
研究结果表明：直线型喷嘴总体性能较优，凹型喷嘴次之，凸型喷嘴性能最差。
以直线型喷嘴为设计对象，以射流初始段长度和流量为目标，得到了单目标和多目标优化设计结果，单目标优化时，两个指标较基准外形分别提高14.71%和27.56%。
多目标优化时，优化得到的半锥角处于[15.4 , 89.8 ]区间上。
基于代理模型和进化算法的全局优化方法在进行喷嘴的优化设计时是有效的。
关键词：高压水射流；喷嘴；全局优化；两相流；代理模型；MOEA/D 中图分类号：V411 文献标志码：A 文章编号：Influence of nozzle structure on high pressure water jet andoptimization design of nozzle structure parameterHAN Qilong, MA Yang(Second Artillery Engine ering University, Xi’an 710025, China ）Abstract : Nozzle is the crucial component used to generate high pressure water jet, and its structure form has large influence on dynamic performance of high pressure water jet, so the influence of nozzle structure on high pressure water jet is analyzed, and the optimization design of nozzle structure parameter is implemented in this paper. Two phase flow computational fluid dynamics model is employed to analyze flow field. The Kriging surrogate model is used to replace the computational fluid dynamics model in the process of optimization design for reducing the computational resources. The Nondominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition (MOEA/D) are respectively employed to carry out single and multi objective optimization design. The research results were summarized as follows. First, the general capability of line-form nozzle was the best, then the concavity-form nozzle, and the protruding-form nozzle has the worst capability. Second, the single and multi objective optimization design of line-form nozzle was implemented, in which core zone length and mass flux of water jet were taken as optimization objectives. Compared to the baseline, the two indexes increased by 14.71% and 27.56% respectively after the single objective optimization. The optimal semi-cone angle after multi objective optimization located on [15.4 , 89.8 ]. Third, the global optimization algorithm based on surrogate model and evolutionary algorithm was proved to be effective. Key words: high pressure water jet ；nozzle ；global optimization ；two phase flow ；surrogate model ；MOEA/D1收稿日期：2015-11-20基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（E031303）第二炮兵工程大学科研基金青年项目（2015QNJJ034）作者简介：韩启龙（1979－），男，甘肃宁县人，硕士，副教授，E-mail ：longfeng.061106@马洋（通讯作者），男，湖南澧县人，博士，讲师，E-mail ：mldy0612@由于具有清洗质量好、清洗速度快、绿色环保、安全性能高等优点[1]，高压水射流在固体发动机推进剂的清洗和切割中具有很好的应用前景[2,3]。
烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证
烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证王龙飞1,马留威2,李连豪2,范沿沿1,李建华1,朱晨辉2,张㊀振2,韩㊀硕2,刘炳旭2(1.河南省烟草公司许昌市公司,河南许昌461000;2.河南农业大学机电工程学院,郑州450002)摘㊀要:为了探究烟草喷雾机风送系统气流分布情况,利用数值仿真与试验验证相结合的方法分析气流场分布规律㊂结果表明:1)该喷雾机气流场中气流在喷筒内导流柱两侧分布均匀,喷筒出风口截面处气流分布的仿真结果与实测结果之间相对误差较小且分布趋势一致,证明了仿真模型的合理性和有效性;2)风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y =13.29-9.49x ,相关系数为0.721㊂仿真及试验结果为后续风送系统的优化设计提供了参考㊂关键词:烟草喷雾机;气流场;数值分析中图分类号:S491㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.02.002Numerical Simulation and Experimental Verification of Airflow Field of Tobacco Spray WANG Longfei 1,MA Liuwei 2,LI Lianhao 2,FAN Yanyan 1,LI Jianhua 1,ZHU Chenhui 2,ZHANG Zhen 2,HAN Shuo 2,LIU Bingxu 2(1.Xuchang City Company of He nan Tobacco Company,Xuchang 461000,China;2.School of Mechanical and Electri-cal Engineering,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)Abstract :In order to explore the airflow distribution of the air conveyor system of tobacco sprayer,the airflow field distri-bution law was analyzed by combining numerical simulation and experimental verification.The results show that:1)The airflow in the airflow field of the sprayer is evenly distributed on both sides of the deflector column in the spray cylinder,and the relative error between the simulation results and the measured results of the airflow distribution at the air outlet section of the spray barrel is small and the distribution trend is consistent,which proves the rationality and effectiveness of the simulation model.2)The linear regression equation between wind speed and the distance from the measured loca-tion to the cross -section of the air outlet is y =13.29-9.49x,and the correlation coefficient is 0.721.The simulationand test results provide a reference for the optimal design of the subsequent air transmission system.Keywords :tobacco spray;airflow field;numerical analysis基金项目:河南省烟草公司许昌市公司科技项目(2020411000240070);河南省重点研发与推广专项(212102110235);河南省科技攻关项目(222102110291)作者简介:王龙飞(1988 ),男,西安人,硕士,农艺师,研究方向为农业机械的研制与开发㊂通讯作者:李连豪(1980 ),男,河南南阳人,博士,副教授,研究方向为智能农业装备的研制与开发㊂0㊀引言烟草作为叶用经济作物,植保作业是保证烟叶质量与产量,提高其经济效益的重要手段[1-2]㊂风送式烟草喷雾机作业时,风送系统中风机产生的气流能为雾滴提供动能,有效提高雾滴穿透性㊁降低雾滴漂移率,一定程度上提高了药液的整体利用率[3]㊂风机出风口处气流速度的大小及分布是否均匀对风送式烟草喷雾机作业效果有着重要影响,国内外诸多学者针对此类问题做出相应的研究㊂如DUGA 等[4]为了分析风送式喷雾机的气流场特性,建立了气流场计算流体动力学模型,并通过后续试验验证了该模型的合理性和有效性;Cross 等[5]利用大量试验探究了喷雾机气流场的分布规律对雾滴沉积特性的影响;欧鸣雄㊁吴敏敏等[6-7]采用仿真与试验结合的方法探究了果园喷雾机的内外流场气流分布规律,仿真结果与试验结果之间相对误差较小;曲峰等[8]采用数值模拟仿真与试验验证相结合的方法分析了传统风送喷雾机的气流场分布规律,表明气流场速度分布模拟值与实测值较吻合㊂本文通过流体动力学对烟草喷雾机风送系统进行数值仿真,模拟计算出喷筒内流场气流变化以及外流场气流分布情况,并通过后续相关试验进一步验证仿真模型的合理性和有效性,为后续风送系统的优化设计提供了参考㊂1㊀烟草喷雾机结构与气流场数值模型1.1㊀烟草喷雾机结构本文所研究的烟草喷雾机主要由车轮㊁轮架㊁直流电机㊁车轮连接架构成的行走系统,药箱㊁隔膜泵㊁超声波雾化发生装置㊁喷筒㊁摇摆器构成的风送喷雾系统,电源㊁电控箱构成的控制系统和电动推杆㊁车轮连接架㊁升降架构成的轮距及喷雾高度调节装置等组成,整机结构如图1所示[9]㊂1.电控箱;2.电源;3.隔膜泵;4.电动推杆;5.升降架;6.喷筒;7.摇摆器;8.超声波雾化发生装置;9.药箱;10.轮架;11.车轮;12.直流电机;13.车轮连接架图1㊀烟草喷雾机整机结构1.2㊀气流场数值模型在Fluent -DesignModeler 中对烟草喷雾机风送系统三维模型重建及简化,简化的前提是简化前后的气流场没有明显差异,为了数值仿真的准确性,并没有省略掉喷头㊁固定装置等部件,重建及简化后的模型如图2所示㊂利用ANSYS 中的MESH 组件对重建及简化后的风送系统三维模型进行网格划分,并将其保存为.msh 文件类型,便于后期导入到Fluent 中㊂划分网格后的模型如图3所示,网格质量和数量如图4所示[10-11]㊂1.3㊀模型算法与边界条件风机可以看作流动机械,故本数值仿真过程应选用湍流模型㊂雷诺平均模拟中的K -ε模型是Fluent 软件中,对湍流流动的气流进行计算时最常使用的数值模拟方法㊂其中标准K -ε模型适用于圆口射流和平板射流模拟,能够较好地模拟射流扩散,符合该次数值模拟的物理模型,故本数值模拟过程采用标准K -ε模型[12-13]㊂本次数值模拟仿真过程采用Fluent 基本算法中的基于压力求解器,采用的是SIMPLE 算法,因该算法中一阶迎风格式的假扩散作用,容易得到不准确的结果,模拟仿真过程中采用一阶迎风格式过少,本数值模拟仿真过程决定采用二阶迎风格式㊂本1.喷头;2.固定装置图2㊀风送系统三维模型图3㊀风送系统网格划分图4㊀网格质量和数量次数值模拟过程中以风机入口处为入口边界条件,风机出风口处为自由流出边界,采用风速仪测量风速,其他数值为系统默认值[14]㊂2㊀试验方法2.1㊀试验材料为了准确测量所需区域的风速,该试验采用日本三量公司的一款高精度手持式风速测量仪,型号及性能参数如表1所示㊂表1㊀风速测量仪性能参数项目参数型号RA405风速测量范围/(m㊃s -1)0~45解析度0.01精度/%ʃ(3ʃ0.1)可储存数据/个960工作温度范围/ħ0~50储存温度范围/ħ-40~60㊀㊀2.2㊀测量区域布置以图1标注的喷筒为例,将喷筒出风口截面分为如图5所示5个区域[15-16]㊂图5㊀风速测量区域3㊀气流场数值分析3.1㊀内流场仿真结果分析图6为喷筒内部气流场,其中图6a 为喷筒内部气流场速度流线,图6b 为喷筒内部气流场速度分布㊂从图6a 中可以看出气流群在经过风机叶片时,因风机叶片的旋转诱导作用,使气流拥有一定的旋转速度,喷筒内部气流速度最大值在19.13m /s 左右,主要集中分布在轴流风机叶片表面;气流最小值为0.71m /s 时,主要集中分布在喷头及其固定部件背对气流来流方向处,主要原因是喷头及其固定部件安装时遮挡了一定的气流来流㊂喷筒内部气流场气流速度主要集中在9.21~17.01m /s 这一区间,喷筒出口截面处气流速度能达到前期喷筒理论设计时的要求,即气流速度达到11.80m /s㊂根据数值仿真结果可知,喷筒整体设计可达到设计要求,但需对喷筒内部喷头及其固定部件安装处进行优化,避免影响喷筒的风送效果㊂优化后应让喷头及其固定部件安装时不影响气流的来流,使喷头雾化产生的雾滴能更好地随气流到达烟叶表面㊂图6㊀喷筒内部气流场图7为喷头及其固定部件不影响气流来流时,喷筒内部气流场的速度矢量分布情况㊂从图中可以看出喷筒内气流速度主要分布在10.08~16.8m /s 这一区间,气流在喷筒内导流柱(图7喷筒内空心区域,内置药液输入管道)两侧分布均匀,证明风机产生的气流经导流板的整合后分布较为均匀,符合前期喷筒理论设计时的构想㊂3.2㊀外流场仿真结果分析图8为喷筒出风口截面处的气流速度矢量分布情况㊂由仿真结果可得,喷筒出风口截面处的气流图7㊀喷筒内部气流场速度矢量分布速度平均值为14.33m /s,除需稍加优化的喷头及其固定部件安装部分外,喷筒出风口截面处气流速度整体分布较为均匀,气流速度主要分布在平均值14.33m /s 左右㊂图8㊀喷筒出风口截面处的气流速度矢量分布4㊀气流场试验验证为了验证本文风送系统数值仿真模型的合理性和有效性,对喷筒出口处的风速㊁风量等参数进行了测量和计算;分析了风速与测量位置到出风口截面距离的关系;对喷筒出风口截面处气流速度分布进行实测,试验结果与仿真模拟结果进行对比研究[15-16]㊂4.1㊀风速㊁风量的测量及风速与测量位置到出风口截面距离的关系4.1.1㊀风速、风量的测量根据式(1)㊁(2)可计算得出单个风机风量QS =πˑr 2(1)Q =v ˑS (2)式中㊀S 喷筒出风口横截面积,m 2;r 喷筒出风口半径,m;Q 风机风量,m 3/s;v 出风口风速,m /s㊂通过测量可得喷筒出风口半径r =0.09m,左侧喷筒出风口处风速v 1=13.24m /s,计算可得风量Q 1=0.34m 3/s;右侧喷筒出风口处风速v 2=13.22m /s,计算可得风量Q 2=0.34m 3/s㊂由计算结果可得,左右两侧风机风量Q 1㊁Q 2大小一致,均大于理论计算时所需的风机风量(0.30m /s),满足设计要求㊂4.1.2㊀风速与测量位置到出风口截面距离的关系测量位置到出风口截面不同距离下的风速如表2所示,表2㊀出风口截面不同距离下的风速离出风口距离/m风速/(m㊃s -1)013.220.211.450.49.720.58.350.67.60㊀㊀根据表2所示的风速与测量位置到出风口截面距离的关系可求其直线回归方程,具体直线回归方程可按式(3)㊁(4)㊁(5)计算y =a +bx (3)b =ðx i y i -n ˑx 平均y 平均ðx 2i -n ˑx 2平均(4)a =y 平均-b ˑx 平均(5)通过计算可得线性回归方程为y =13.29-9.49x,相关系数为0.721,风机风速与距离出风口(喷筒出口截面)距离关系如图9所示㊂4.2㊀喷筒出风口截面处风速的测量各个风速测量区域的风速如表3所示㊂由表3中的数据可知,1~4这4个区域的风速平均值较为接近,且比区域5高出1~2m /s 左右,主要原因是因为区域5所在区域是导流柱(内置药液输入管道),影响了气流的来流㊂同时1~4这4个区域的风速平均值较为接近,证明了该喷筒风机处产生的气流经导流板的整合,在喷筒内部及喷筒出风口截面处分布较为均匀,该喷筒出风口截面处风速测量结果达到了11.80m /s 设计要求㊂同时,实测试验结果与数值仿真中喷筒出风口截面位图9㊀风机风速与离出风口距离关系置的气流平均速度14.33m/s较为接近,风速分布趋势与数值仿真结果一致,证明了数值仿真模型的合理性和有效性㊂表3㊀出风口截面各位置风速单位:m/s 区域v1v2v3v平均114.9114.9314.9514.93 214.9014.8614.9114.89315.0615.1214.9715.05 414.9914.8815.0114.96 513.2813.2513.1313.225㊀结论本文采用数值仿真与试验验证相结合的方法分析了烟草喷雾机的气流场分布规律㊂1)在数值模拟仿真中,分析了喷筒内部流场气流变化以及外流场气流分布情况㊂结果表明,气流在喷筒内部导流柱两侧分布均匀;喷筒出风口截面处的气流平均速度14.33m/s,除需优化的喷头及其固定装置安装处外,整体气流速度分布均匀㊂2)试验验证仿真模型的合理性和有效性㊂结果表明,喷雾机左侧喷筒出风口处风速v1= 13.24m/s,风量Q1=0.34m3/s;右侧喷筒出风口处风速v2=13.22m/s,风量Q2=0.34m3/s;风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y= 13.29-9.49x,相关系数为0.721;1~4这4个区域的风速平均值较为接近,且与数值仿真中喷筒出风口截面处的气流平均速度14.33m/s相差不大;风速分布趋势与数值仿真结果一致,证明了数值仿真模型的合理性和有效性㊂参考文献:[1]㊀杨能娇,杨永艳.烤烟生产中主要病虫害的综合防治策略[J].南方农机,2023,54(3):77-79.[2]㊀邱睿,王海涛,李成军,等.烟草病虫害绿色防控技术研究进展[J].河南农业科学,2016,45(11):8-13.[3]㊀翟兆煊,郭培全,乔阳.风送施药机研究现状及趋势[J].现代制造技术与装备,2018(6):12-14. [4]㊀DUGA A T,DELELE M A,RUYSEN K,et al.Develop-ment and validation of a3D CFD model of drift and itsapplication to air-assisted orchard sprayers[J].Biosys-tems Engineering,2017,154:62-75.[5]㊀CROSS J V,WALKLATE P J,MURRAY R A,et al.Spray deposits and losses in different sized apple treesfrom an axial fan orchard sprayer:1.Effects of spray liq-uid flow rate[J].Crop Protection,2001,20(1):13-30.[6]㊀欧鸣雄,吴敏敏,董祥,等.果园喷雾机气流场数值分析与试验验证[J].农机化研究,2022,44(10):151-156.[7]㊀吴敏敏.多风道果园风送喷雾系统设计仿真与试验研究[D].镇江:江苏大学,2021.[8]㊀曲峰,盛希宇,李熙,等.3WZF-400A型果园风送喷雾机改进设计[J].农业机械学报,2017,48(S1):15-21.[9]㊀马留威,王龙飞,李连豪,等.基于超声波技术的风送式智能烟草植保机设计与试验[J].农机化研究,2023,45(12):96-101.[10]纪兵兵,陈金瓶.ANSYS ICEM CFD网格划分技术实例详解[M].北京:中国水利水电出版社,2012. 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果园风送式喷雾机的结构及利用知识
果园风送式喷雾机的结构及利用知识果园风送式喷雾机知多少果园风送式喷雾机是一种适用于较大面积果园施药的大型机具，它具有喷雾质量好、用药省、用水少、生产效率高等优势，而且它不是仅靠液泵的压力使药液雾化，而是依托风机产生壮大的气流将雾滴吹送至果树的各个部位。
风机的高速气流有助于雾滴穿透茂盛的果树枝叶，井促使叶片翻动，提高了药液附着率且可不能损伤果树的枝条或损坏果实。
下面让咱们一路了解果园风送式喷雾机的有关知识。
果园风送式喷雾机有悬挂式、牵引式和自走式等。
牵引式又包括动力输出轴驱动型和自带发动机型两种。
我国要紧机型为中小型牵引式动力输出轴驱动型，尔后应进展小型悬挂式或自走式机型。
前者本钱低，而后者机动性好、爬坡能力强，适用于密植或坡地果园。
一、果园风送式喷雾机的要紧结构果园风送式喷雾机分为动力和喷雾两部份。
喷雾部份由药液箱、轴流风机、四缸活塞式隔膜泵或三缸柱塞泵、调压分派阀、过滤器、吸水阀、传动轴和喷洒装置等组成。
1．药液箱药液箱用玻璃钢制成，箱中底部装有射流液力搅拌装置，通过3个安装方向不同的射流喷嘴，依托液泵的高压水流进行药液搅拌，使药液混合均匀，从而提高喷雾质量。
2．轴流风机轴流风机为喷雾机的要紧工作部件，其性能好坏直接阻碍整机的喷洒质量和防治成效。
它由叶轮、叶片、导风板、风机壳和平安罩等组成。
叶轮直径为580mm，叶片有14片，为铸铝制造。
为了引导气流进入风机壳内，风机壳的人口处特制成有较大圆弧的集流口。
在风机壳的后半部设有固定的出口导风板，以排除气流圆周分速带来的损失，保证气流轴向进入、径向流出，以提高风机的效率。
风机壳为铸铝制成。
3．四缸活塞式隔膜泵它是由泵体、泵盖、偏心轴、活塞、滑块部件、胶质隔膜、气室、进出水阀、进出水管等组成。
在液泵偏心轴的端部装有三角皮带轮，由拖沓机动力输出轴驱动，通过皮带传动，带动液泵吸入和排出药液。
4．调压分派阀它是由调压阀、总开关、分置开关、压力表等组成。
调压阀可依照工作需要调剂工作压力(调剂范围0- 2MPa)。
果园风送喷雾机风送系统研究现状与发展趋势
果园风送喷雾机风送系统研究现状与发展趋势果园风送喷雾机风送系统是一种利用风力将农药或其他液体喷射到果树上的装置，它广泛应用于果园中的病虫害防治工作。
在果树的生长过程中，病虫害是一个常见的问题，如果不及时采取措施进行防治，将会对果树的生长和产量产生不利影响。
果园风送喷雾机风送系统的研究目的就是通过改进和创新技术，提高喷雾效果，降低防治成本，保障果园的产量和质量。
目前，果园风送喷雾机风送系统的研究主要集中在以下几个方面：1.喷雾器的改进：对喷雾器的结构和喷雾效果进行研究，以提高喷雾的均匀度和覆盖面积。
目前，常见的喷雾器有喷雾嘴、喷雾腔和喷雾板等，研究者通过改变喷雾器的形状和材质，调整喷雾嘴的角度和大小，以及优化喷雾器的位置和布置，来改善喷雾的效果，使农药能够均匀地覆盖到果树的各个部位。
2.风送系统的优化：风送系统是果园风送喷雾机的核心部件，它负责将农药喷射到果树上。
目前，研究者主要关注风送系统的风力大小和风速分布，以及在风送过程中农药的均匀性和喷雾效率。
研究者通过增加和优化风送系统的风机数量和位置，调整风送系统的喷雾角度和喷射速度，来提高风送系统的喷雾效果和覆盖面积。
3.喷雾剂的研究：喷雾剂是果园风送喷雾机的重要组成部分，它决定了喷雾的稀释度、喷雾性质和喷雾效果。
目前，研究者主要关注喷雾剂的选择和配置，以及喷雾剂的附着性和残留性。
研究者通过优化喷雾剂的配方和浓度，研制新型的喷雾剂，以及改进喷雾剂的附着力和持效性，来提高喷雾的效果和对病虫害的防治效果。
1.自动化技术的应用：利用传感器和控制器等自动化设备，实现果园风送喷雾机的自动控制和智能化管理。
通过实时监测果树的生长和病虫害情况，自动调整风送系统的喷雾量和喷雾时间，以提高喷雾效果和防治效果。
2.环境保护和能源节约：研究如何减少喷雾剂的使用量和对环境的污染，以及如何优化风送系统的能源消耗和效率。
通过开发和应用生物农药和绿色喷雾剂，以及改进风送系统的结构和工作原理，降低农药的使用量，减少果园风送喷雾机对环境的影响，实现可持续发展。
风送式喷雾机风筒结构设计与试验探讨
风送式喷雾机风筒结构设计与试验探讨摘要:基于棉花喷施落叶剂的需求，针对现有的棉花风送式施药机，设计了一种风送式喷雾机风筒，并利用计算流体动力学(CFD)仿真技术对风送式喷雾机风筒内外流场的三维区域进行了仿真，研究风筒气流场分布。
仿真结果表明:风筒4个出风口处的速度分布均匀，整个风筒内流场区域风速变异系数较小。
同时，通过试验验证了该仿真模型的可靠性，并将设计的风筒安装在喷雾机上进行实际大田作业，检验风送式喷雾机的雾滴沉积分布情况。
试验结果表明:棉花整个冠层的叶片正面雾滴沉积率达到了79．58%，叶片反面雾滴沉积率达到了33．38%，冠层上部、中部、下部叶片正反面雾滴平均沉积率相差均＜10%，整个冠层雾滴沉积分布均匀性较好。
关键词:风送式喷雾机;风筒;计算流体动力学;流场分析0引言新疆建设兵团机械化规模棉花种植面积约70万hm2，主要采用矮化密值种植模式，普通喷杆式喷雾机无法穿透棉花冠层，施药效果不佳［1－4］。
为提高施药效果，在现有普通喷杆式喷雾机的基础上，先后出现了吊杆式喷雾机和风送式喷雾机。
吊杆式喷雾机虽然在药液沉积分布和施药效果上有所改善，但雾滴难以在冠层内扩散，冠层内的药液沉积分布极不均匀;风送式喷雾技术主要是利用气流将农药雾滴喷入作物冠层，可大幅度增加冠层内部的药液沉积量［5－9］。
Endalew等［10］利用仿真技术建立了风送式喷雾机的仿真模型，对喷雾气流速度的高低分布进行了研究。
TayJＲ等［11］利用CFD仿真技术对果园风助式喷雾机的雾滴穿透及喷雾性能进行了研究。
祁力钧等［12］在原有喷雾机的出风口设计安装1个锥形导风筒和1个同轴柱形导风筒，对两种结构不同的导风筒进行数值模拟，分析其运动轨迹和出风口处的气流速度分布。
张晓辉等［13］在原有风筒上增加导流板装置，减小出口尺寸和出口间距，试验表明改进后的风筒能实现高效和风速变异小的风幕。
洪添胜等［14］利用仿真方法，研究了风筒内导流片数目对内部流场的影响，试验结果表明导流片数目一般以4～5为宜。
喷洒部件及喷雾助剂对担架式喷雾机在桃园喷雾中的雾滴沉积分布的影响
喷洒部件及喷雾助剂对担架式喷雾机在桃园喷雾中的雾滴沉积分布的影响袁会珠;王忠群;孙瑞红;李世访;董崭;孙丽鹏【摘要】采用诱惑红为指示剂研究测定了喷洒部件以及喷雾助剂Silwet408对电动担架式喷雾机在桃园喷雾中的雾滴沉积分布的影响,试验结果表明:采用喷枪大容量喷雾,当施药液量为250 L/667 m~2时,有35.2%的药液流失到地面,喷雾雾滴在桃树冠层内膛和外膛的上/下层沉积比分别为0.59和0.62;当在喷雾液添加0.1%的Silwet408并把施药液量降低到125 L/667 m~2时,药液在地面的流失率减少到21.2%,喷雾雾滴在桃树冠层内膛和外膛的上/下层沉积比分别为1.28和1.19,沉积分布均匀性明显提高.采用装配小喷片的组合喷头喷雾,当施药液量为250 L/667 m~2时,有28.4%的药液流失到地面,当在喷雾液添加0.1%的Silwet408并把施药液量降低到185 L/667m~2时,喷雾压力分别为0.25 Mpa和0.35 Mpa时,药液在地面的流失率分别减少到18.5%和8.6%.研究测定结果表明,通过更换喷洒部件、增加喷雾压力、减少施药液量、添加喷雾助剂等措施可以显著减少果园喷雾中的药液流失率、提高喷雾雾滴在桃树冠层的沉积分布均匀性.【期刊名称】《植物保护》【年(卷),期】2010(036)001【总页数】4页(P106-109)【关键词】喷洒部件;Silwet408;桃园喷雾;流失率;沉积分布【作者】袁会珠;王忠群;孙瑞红;李世访;董崭;孙丽鹏【作者单位】中国农业科学院植物保护研究所,北京,100193;农业部南京农业机械化研究所,南京,210014;山东省农业科学院果树研究所,泰安,271000;中国农业科学院植物保护研究所,北京,100193;中国农业科学院植物保护研究所,北京,100193;中国农业科学院植物保护研究所,北京,100193【正文语种】中文【中图分类】S491桃树适应性强,生长快、结果早、产量高,深受广大果树栽培者的青睐,是我国重要的栽培果树,目前我国栽培面积超过6.7万hm2,年产量达700万t,居世界第一[1]。
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２ ｒ Ｉ ，２ ｐ ｏ － ＋） ）（Ｄ
考虑 射流 截 面上 的速 度不 是 均匀 的 ．沿 此截 面 单
位时 间 内流过 的动 量 大于 用平 均 速度 算 出 的动量 ．需
断 面２ 间几 乎 没有 热 传 递 ．筒 壁 光 滑 时摩 擦 的影 响 之 也 很 小 ．流 动 可 以假 设 是 绝 热 等 熵 流 动 ．这 时ｐ ｕ
１ 射 流 动 力 与 喷简 结构 的理 论 分 析
１１ 喷筒 结构 与气流 参数 的关 系分 析 ．
当风送 式 喷雾机 稳定 工 作时 ．在 流场 中的任 何一 点 ，所有状 态参 数不 随 时 间改变 ．通 流部 件 可作 为 连 续 时均定 常一元 流 动分 析 。风机 出 流时 ．流 场 中的轴 向分 速 比横 向分 速ｚ 得多 ｆＩ ＞ ） 要 ） 大 ￣ ｕ ｖ，分析 计算 时 。 ｌ
｜ — 射 流流经 面枞 时 的平 均速度 ．ｍ ｓ ， — ／。
图 １ 喷 筒 结 构 简 图
对 于紊 流 ，Ｉ 常在 １ ０ １ ５ 间变动 。 Ｂ 通 ．５ ． 之 ０ ０ 由式５ 、式６ 析可 知 ．当 风送 式 喷雾 机鼓 入 喷筒 分 空 气动 力相 同 、气 流速 度相 同 时 ．喷筒 包 络角 与 喷筒
高气流 的喷 筒 出 口速度 ，增大 喷雾 机射 程 ．本 文选 用 渐缩 型圆 喷筒
收 稿 日期 ：２ １ 年３ ２ 日 ０１ Ｂ ８
修 回 日期 ：２ １ 年５ １ ０ １ Ｂ ９３
｝ 基金项 目：国家林业局 “４ ”项 目 （０ ２ ３ ） ９８ ２ ０ － ４ ；国家科技支撑计划课题 （ ０ Ｂ Ｄ ８ ２ ３ ２ ６ Ａ ０ ＡＩ０ ） ０
ｐ
喷筒 进 口压 力 ，Ｐ ； ａ
ｐ — 喷 筒 出 口压 力 ，Ｐ ； — ａ ｐ —— 喷筒 出 口气 流 密度 ，ｋ／ ｇｍ ；
— —
机性 能试 验方 法 ，风 机喷 筒 出 口作 为 自由进 Ｅ 、 自由 ｌ 出 口来 进行 速度 测 量 ，测 点 的布 置 采用 等 截 面法 来 进 行 。测 点 布置 如 图２ 所示 ，在Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 向上 各 分 方
式 中 ： 一 动量修 正 系数 。
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（ ６ ）
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Ｖ ｊ
ｆｄ Ａ
ｍ ２；
式 中：
—— 距 离 喷筒 进 口， 离 时 流经 微 元 面 积 ． ， 距
刘 秀 娟 ，女 ，１７ ￣ ９０ ，南 京 林 业 大 学 机械 电子 工 程 学 院 博 士研 究 生 ；研 究 方 向 为流 体 机 械 。
郑加强 ，男 ，１６ ＠￣ ，南京林业大学机械电子工程学院教授 、博 士生导师 ；研究方 向为植保机械。 ９２
周 宏 平 ，男 ，１６ ￣ ９４ ，南 京 林 业 大 学 机 械 电子 工 程 学 院 教 授 、博 士生 导 师 ；研 究方 向为 植 保 机 械 。
第 ２期
刘 秀娟 等： 喷筒 结构 对风 送式 喷雾 机 射流 动力 的影 响
一
为 进一 步改 善气 流状 态 ．喷筒 内再 布 置一 些 导 流 板 。导 流板 是直 的径 向叶 片 ．合 适 密 度 的导流 板 不仅
—
喷筒 出 口的半 径 ，Ｉ； ｌ ｌ
—
喷筒 进 口至喷筒 内一 点 的径 向距离 。ｍ：
（ 南京 林业 大学 机 电学 院 ，南京 市 ，２ ０ ３ １ １ ０ ７
摘 要 ：风送 式 喷 雾 机 借 助 风 机产 生 的高 速 气 流 在 喷 口处 雾 化 药 液 ，并 将 细 小 的 雾 滴 输 送 到 目标 的 各 个 部 位 ．射 流 动 力 方 程是 用 来 衡 量 驱 动 喷 雾 机 的性 能 标 准 。通 过 对 风送 喷雾 机 喷 筒 内 的气 流 速 度 、射 流 动 量 、射 流 动 力 等 的 分 析 ，得 出 当 风
常 数
要 引进 动 量 修 正 系数 修 正 动量 ．得 到 喷筒 出 口流 速 Ｕ
和射 流动 力Ｆ 的关 系 为［ ２ １ ：
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别 布 置８ 测 点 ｆ 和 Ｄ方 向 与Ｙ 各 成 ４ ｏ １５ １ 个 Ｃ 轴 ５ 和 ３ ￣。Ａ 方 向上 １ 和 ８ 对称 设 置 ， 以直 径 为 参 考值 。一 点 点 ： ｙ＝ ． ９ ￣ 点 和７ ８０４ ｑ ；２ ７ 点对 称 设 置 ，－ ２ｙ－ ．８ ｑ；３ － － ７０３ ３ ￣ 点 ｙ 和６ 点对 称 设置 ，一 ＝ ０３ ６ 怕 忙：．１ ＠；４ 和５ 对称 设 置 。 点 点
用 ；喷筒 出 口处 流 速越 高 ，射 流动 力越 大 ；喷 筒 的长 度对 射 流 动力没有 影 响
－ 兀＋ ｆ ｐ
２ 试 验 研 究
肌 ｎ音 ” ］ ｐ 一
式 中 ： —— 喷筒 内气 流速度 ，ｍ ｓ ／；
厂
２１ 试 验方 法 ．
试 验 在 １ ０ ７ ｍｘ Ｏ ２ ｍｘ Ｏ ｌ ｍ的室 内进 行 ．风送 喷 雾 机
２ １ ２ 第 ２期 ０ ２年 ０ 总第 ４ 期
中国农机化
Ｃ ｉｅ ｅ Ａ ｒ ｕｔ ｒｌＭｅ ｈ ｎｚ ｔ ｎ ｈ ｎ ｓ ｇ ｉ ｌ ａ ｃ ａ ｉ ｉ ｃ ｕ ａｏ
Ｎｏ２ ０１ ．，２ ２ Ｔｏ ａ ．４ ｔｌＮｏ２ ０
喷筒结构对风送式喷雾机射流动 力的影响木
刘 秀娟 ，郑加 强 ，周 宏 平
送 喷 雾 机鼓 入 喷简 空 气 动 力 相 同 、气 流 速 度 相 同时 ，喷筒 结 构 的包 络 角 和 喷 简 直 径 对 出 １ 流 速 度 耦 合 影 响 ：喷 简 出 口 ３气 流 速 越 高 ，射 流 动 力 越 大 ；并 通 过试 验 得 到 了验 证 ，从 而为 设 计 合 适 的 喷筒 结 构 和提 高 喷 雾 机 性 能参 数 提 供 依 据
一
本 文拟 对风 送喷 雾机 喷筒 内的气 流速度 、射流 动 量 、射 流 动力 等进 行 分析 ，并 通过 试验 验 证 了 当风 送
式 喷雾 机 鼓人 喷 筒 空气 动 力相 同 、气流 速 度 相 同 时 ， 不 同喷筒结 构对 出 口气流 速度 及射 程 的影 响 ．为设 计
合适 的喷筒 结构 和提 高喷 雾机性 能参 数提 供依 据 。
主 要 靠 高 速 射 流 的 动 能 来 输 送 气 体 ，射 流 动 力 消 耗
快 、射程 短 。而风送 喷雾 机 上选 用 的轴流 风 机既不 同 于一 般工 业轴 流风 机 ．也 不 同于射 流风机 ．它在设 计 上要 求 ：出 口气流 速度 要尽 可 能大 ，以增 大 喷雾 机 的
关 键 词 ：风送 喷雾 机 ；射 流 动力 ；喷简 结 构 ；射 程 ；出 口风 速
中 图 分 类 号 ：￥ ９ ４１
文 献 标 识 码 ：Ａ
ｄ ｉ１ ． ６／ｉ ｎ１０ — ２ ５２ １． ． ９ ｏ： ０３ ９ ．ｓ ． ６ ７ ０ ． ２０ ０ ９ ｊｓ ０ ０ ２２
刘秀娟， 加强， 宏平． 郑 周 喷筒 结 构 对 风 送 式 喷 雾 机 射 流动 力 的影 响 ［． 国农 机 化， ０ ２ （ ： ０ ～ ０ Ｊ 中 ］ ２ １，２ １ ６ １９ ）
射程 ；风压也 要求 较 高 ，以利 于雾 滴 的雾 化 。导 流 喷 筒 是一 种依靠 管道 内壁 几何 形状 以改变 气流 的气 动力 装 置 ．选择合 适结 构 的导 流喷筒 对 风送 喷雾 机 的性 能
改 善就 比较 重要 。
式 有渐 缩型 喷筒 、等径 型 喷筒 及渐 扩 型喷筒 为 了提
ＬＵＸ ｕｊａ， ＨＥ Ｇ Ｊ — ｉ ｇ Ｚ ＵＨ ｎ— ｉｇ Ｊｔ ｙａ ｉｓ ｎ ｒｙ ｇｎ ｚ ｅｓ ｕｔｒ ｒａｓ ｔ ｐａｅ ［ ． ｈ— Ｉ ｉ－ｕ ｎ Ｚ Ｎ ａ ｑａ ， ＨＯ ｏ ｇ ｐｎ． ｅ ｄｎ ｍ ｃ ａｄｓ ａ ｉ ｏｚ ｒｃ ｅｏ ａ －ｓｉｅ ｓｒｙｒ Ｊ Ｃ ｉ ｉ ｎ ｐ ｎ ｌ ｔ ｕ ｆｉ ｓｄ ］
能 够减 少湍 流 系数 ．也 能减 少 风机 出 口旋 绕速 度 的动
能 ．还 可 以保证 喷筒 出 口形 状 和 内壁 型线 的稳 定 。起
ｄ—— 喷 筒进 口到 喷筒 中心 的轴 向距 离 ，Ｉ。 ． ｌ ｌ
联立式１ 、式２ 、式３ ，得 到 喷筒 内单 位 时 间 的 动 量 方程 ：
ｎｓ ｇ ｃｌ ｒｌ ｅｈ ｎｚｔ ｎ ２ １，２： ０ ￣ ０ ｅｅ ｒ ｕｔ ａ Ｍ ｃ ａｉ ｉ ， ０ ２ （）１ ６ １９ Ａｉ ｕ ａｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
０ 引言
轴 流式 风机 作为 风送 喷雾 机 的主要 工作 部 件 ．风 机 产生 的高速气 流经 喷筒 吹 向 出 口．使 雾滴 进 一步 破 碎 、雾 化后 ，把 更 细小 的雾 滴 （ 一般 为５ ～ ５ ｍ ０ １ ０ １输 送 到 防治 目标上 。显 然 ．风机 的风 量 和风压 影 响着 雾 滴 的大 小 和喷雾 机 的喷幅
设有 一个 质 量为ｄ ｍ的气 流 微 团 以 速度 离 开风 机 。
进 入 喷筒 ．喷 筒 内的气 流 可看 作 是在 一 个不 等径 的管
道 中的流 动 ，忽 略次要 因素 ，则 喷 筒截 面速 度 为 ：
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