基于FLUENT模擬的噴霧機的改進設計

盧壽麗　張強

【摘 要】本文研究的是風送式噴霧機的改進設計，使用計算流體動力學軟件FLUENT對不同參數的出風口進行了氣體流暢模擬，大大節約了成本，減少了時間。利用風送噴霧技術有效的解決了現有噴霧機農藥漂移浪費嚴重，噴霧不均勻的缺點，同時立體風送的設計比原有的環形風送更能適應葡萄種植模式的植保作業。

【關鍵詞】噴霧機；風送式；FLUENT；模擬

前言

為適應葡萄籬架式種植結以及一些低矮冠層結構果樹，設計了寬度可調結構的小型立管風送式噴霧機，大大減少了傳統軸流

式噴霧機農藥分配不合理現象。采用離心風送噴霧技術，風筒豎直在立體噴架兩端，不僅二次霧化霧滴，同時氣流攜帶吹送霧滴和枝葉，增加了霧滴在植株上的覆蓋率。利用FLUENT仿真模擬了出風口不同參數下的氣流場以及圓錐霧噴頭在不同自然風干擾下的霧滴運動情況，使結果更加直觀，大大縮短了設計時間，減少了成本。

1.基于FLUENT氣流與噴霧模擬

風筒出口風量、風速大小及其均勻性是決定氣流作用效果的關鍵參數，風量的大小可通過改變風機的轉速來控制和調節，而風速的均勻性取決于風筒和出風口的結構參數，風筒選擇的是市場上常用的PVC管，輸風管選擇的是撓性軟風管，所以主要出風口參數決定了氣流作用效果。本文利用flunt仿真模擬對風筒出風口等相關參數進行了氣流模擬，主要的參數有：出風口大小，出風口間距，出風口形狀。通過不同出風口因素組合，得出最佳出風口參數，不僅減少了成本，而且大大縮短了設計時間。

首先利用Pro/ENGINEER三維建模，如圖1所示。然后導入Gambit進行網格劃分。

1.1 氣流模擬結果

出風口面積一定時，出風口個數越多，風速越小，途中模擬的出風口面積為3.5 cm2 ，可以看出，間距80 mm時，距離風口35 cm時，風速基本上達到了最小風速8 m/s，且均勻性要好。

1.2 噴霧模擬

采用的是壓力旋轉霧化噴頭，霧化場為直徑750 mm，高550 mm的圓柱，對計算模型采用六面體非結構網格cooper方式進行劃分，由于噴嘴相對于霧化場太小，所以劃分網格時利用尺寸函數，對噴嘴部分進行了加密處理。

2.噴頭噴量測定

試驗分別測定了兩種噴頭：圓錐霧噴頭和扇形霧噴頭。圓錐霧噴頭和扇形霧噴頭噴量測試結果如圖2所示，測定了噴霧壓力為0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa時兩種噴頭噴霧量。用量筒收集每個噴頭的噴霧量，測定時間30 s，用電子秤測出量筒內液體重量。試驗重復10次，結果取其平均值。

3.防飄性能測試

試驗開始前首先對風機的轉速、出風口和距離出風口35 cm處風速風速進行了測定，如表1所示。

4.結論

使用計算流體動力學軟件FLUENT對不同參數的出風口進行了氣體流暢模擬，大大節約了成本，減少了時間。通過室內試驗測定了風送系統對霧滴的防飄效果，設定了不同影響條件的組合，有效的驗證了風送噴霧技術的優點。

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作者簡介：

盧壽麗（1986-），女，漢族，山東煙臺人，碩士研究生，2012年畢業于山東科技大學獲工學碩士學位，現任教于山東協和學院機電工程系，從事教學工作。endprint