环形电极结构对喷雾形态与荷电效果的影响

为研究环形电极结构对静电雾化的影响,对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究,得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟,得到其对空间电场分布的影响。结果表明,随着环形电极内径减小或厚度增大,环形电极周围的径向电场强度增大,而轴向场强并未有明显变化;喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化,从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。     

基于高速摄像技术的生物柴油静电雾化研究

采用2万帧/s高速数码相机对生物柴油单液滴静电雾化现象进行微距拍摄,对比分析了荷电与非荷电时液滴的变形以及运动情况,获得了不同电压下液滴的雾化模式以及锥射流模式中Taylorcone的锥长和锥角的变化。结果表明：液滴粒径随着电压增大而减小,下落速度随着电压增大而增大;荷电后同一型号毛细管中生物柴油的变形率大于水,生物柴油小液滴的变形程度大于大液滴;随着电压增大,液滴依次经历滴状模式、过渡阶段、锥射流模式、多股射流模式,在锥射流中Taylor-cone的锥长与电压呈正比,锥角与电压呈反比;电导率对液滴运动有影响,电导率小的液滴基本沿毛细管轴向运动,而电导率大的液滴既有轴向运动又有径向运动。     

小尺度荷电喷雾系统雾化区场强分布特性分析

荷电喷雾燃烧技术对于促进微小尺度条件下液体燃料稳定与充分燃烧具有重要意义。基于喷嘴内径为0.9 mm的新型结构小尺度荷电喷雾燃烧器,开展了单电场及组合电场作用下乙醇燃料的荷电喷雾实验,测量了稳定"锥-射流"雾化模式下雾化区的雾化角。实验结果发现在相同乙醇流量下,采用组合电场燃烧器时的雾化角大于采用单电场时的雾化角,表明环形电极的引入可提高乙醇的雾化效果。荷电喷雾空间电场是由高压组合电极和空间电荷共同作用产生的,电极参数和空间电荷对空间电场分布均有重要影响。根据均匀带电细圆环电势和场强公式,将有限长薄圆柱面视为均匀带电细圆环的集合,利用叠加定理和椭圆积分的方法,计算出组合电极诱导电场在雾化区的场强分布。空间电荷作用产生的电场由喷嘴形成的雾锥区形状和带电量决定。计算结果表明,环形电极在雾化区产生的场强是轴对称的极不均匀的场强。当喷嘴电压处于一定值时,增大极距和环形电极的电压,组合电极的诱导电场强度大小有明显增强的作用,场强角度有明显变化。空间电荷产生的场强也是轴对称的极不均匀的电场强度,与电极诱导电场相比其作用不容忽视,尤其靠近金属网附近,空间电荷产生的电场起主导作用。组合电极条件下的荷电喷雾空间电场强度比喷嘴单电极作用下的荷电喷雾空间场强有明显的增强。选择1 mm的极距和环形电极的电压有利于荷电喷雾系统形成稳定的"锥-射流"雾化模式。     

小尺度荷电锥—射流场强分布特性研究

基于微小尺度荷电喷雾燃烧系统,进行了组合电场下乙醇的荷电雾化实验,得出了稳定的锥-射流雾化模式,并基于该模式,进行了理论分析计算。借助直角坐标系与极坐标的关系,采用椭圆积分的方法,求解出组合电场下射流区的场强分布。研究结果表明:环形电极在射流区产生的场强在喷嘴中心处产生的电场强度最大,环形电极圆心处的场强为0 V/m,当其他条件相同时,场强随着半锥角的增大而增大。环形电极的半径远大于喷嘴半径,极距较小,环形电极在射流区产生的场强与喷嘴电极所产生的场强相比可以忽略。在球坐标系φ为0°~49.3°范围内,射流区的电场强度电场分布是轴对称的极不均匀的场强,喷嘴中心处值较小,周围场强较高,利于雾滴荷电,改变环形电极电压参数,对射流区的场强分布没有影响,但对雾化区的场强起到了明显增强作用。     

锥-射流模式下毛细管静电雾化流场的PIV测量

采用粒子图像速度场仪测量了毛细管微射流静电雾化流场,获得了毛细管静电雾化的典型雾化模式和锥-射流模式下雾场中雾滴的速度矢量图与流线图,分析了雾滴在输运过程中的受力情况和静电电压作用下的速度与流线变化。实验结果表明：在静电力与极化力、重力、流体拖曳力等共同作用下,随着荷电电压的增加,雾场流线分布均匀,雾滴在轴线上速度逐渐增加。在任一电压下,随着射流轴向距离的增加,同一截面上雾滴速度都有所增加,且速度的均匀性沿轴向有所提高。     

锥-射流模式下毛细管静电雾化流场的PIV测量

采用粒子图像速度场仪测量了毛细管微射流静电雾化流场,获得了毛细管静电雾化的典型雾化模式和锥-射流模式下雾场中雾滴的速度矢量图与流线图,分析了雾滴在输运过程中的受力情况和静电电压作用下的速度与流线变化.实验结果表明:在静电力与极化力、重力、流体拖曳力等共同作用下,随着荷电电压的增加,雾场流线分布均匀,雾滴在轴线上速度逐渐增加.在任一电压下,随着射流轴向距离的增加,同一截面上雾滴速度都有所增加,且速度的均匀性沿轴向有所提高.     

毛细管-环电极下的静电雾化模式的研究

对毛细管环电极下的流体的静电雾化模式进行了实验研究及理论分析。实验表明,在不同流体流量及静电电压下,流体的雾化过程存在几种典型的雾化形态或模式。根据实验观察,给出了几种雾化模式的特征描述,并获得了水及NaCl溶液雾化模式的实验分布图。在此基础上,根据Taylor的液滴库仑破碎理论建立了一个滴状模式向锥射流模式转换的近似理论模型。经对比表明,所建理论模型与实验数据基本吻合。     

静电喷雾轴对称锥射流模型与数值模拟

为研究静电喷雾锥射流形成及其影响因素,结合静电喷涂喷油刀梁,建立了静电喷雾二维轴对称锥射流物理模型,基于电流体动力学连续性方程、动量方程和电势场方程以及边界条件,运用Matlab结合有限差分法对其数学模型的控制方程进行了迭代数值求解,得到了静电喷雾锥射流形状、锥射流内、外部电场分布及锥射流表面电场强度。计算结果表明:锥射流喷射流量和表面张力越大,形成的锥射流直径和锥顶端也越大;锥射流内部,径向电势和电场强度均逐渐减小,轴向电势逐渐增大,电场强度基本保持不变;锥射流外部,径向电势保持不变,轴向电势均匀变化;流体介质的喷射流量和表面张力与锥射流表面法向电场强度均呈反比关系,而对锥射流表面切向电场强度基本没有影响。     

多针电极喷雾刀梁静电场特性与雾化效果研究

建立了多针电极喷雾刀梁静电场求解模型,采用Ansoft Maxwell软件分析了多针电极喷雾刀梁空间中电压及电场强度的分布规律,并研究了针电极间距对静电场的影响,通过激光粒度分析仪测量分析了不同针电极间距的刀梁雾化粒径分布规律。结果表明:针电极可将该刀梁附近的最高电场强度提高到2.7×106V/m,针电极附近的电场变化幅度最大,针电极最佳间距为2 mm时多针电极下端可形成分布均匀的高场强区域,此时该刀梁静电喷雾的雾化粒径减小到42μm,且粒径分布均匀,该实验结果与计算结果吻合。     

等离子体荷电喷雾的雾化机理与效果分析

阐述了环形电极电场中液滴的荷电雾化过程及破碎机理,并通过改变电压、极距、电极针数和电极直径等参数进行荷电雾化试验研究,揭示液滴荷电及雾化特性与诸影响参量的关系。结果表明,雾滴数量中径随着电极针数的增加、极距的增大、电极直径的减小而减小。当未加荷电电压时,雾滴扩散比RD为0.662,雾滴粒径较大、粒谱较宽;当荷电电压增大到20kV时,雾化液滴的数量分布曲线与体积分布曲线基本接近,雾滴粒径变小、粒谱变窄,雾滴扩散比达到0.813,雾滴分布均匀度明显提高。     

重油静电雾化燃烧的初步研究

为了改善重油雾化性能,使燃烧更加充分,研究将高压静电技术应用于重油的喷雾燃烧,选择进口的180号重油作为研究介质,在研制的静电喷雾试验台上进行了初步试验研究.结果表明,在相同条件下,重油充电后可使其雾滴平均直径降低40%左右.重油静电雾化燃烧的实验表明,燃烧及排放得到了明显的改善,可有效地降低污染。     

一种撞击式喷头雾化特性研究

分析了撞击式喷头的雾化机理,通过实验研究了撞击式喷头的几种雾化液滴直径随喷雾压力变化的规律以及撞击式喷头的流量与喷雾压力之间的关系。实验表明:随着喷雾压力的升高、喷头的流量增大,雾滴的各种直径均降低,但喷雾压力对雾滴直径的影响是有限度的。该喷头的雾滴直径小,雾化特性能满足降温或加湿要求。     

喷孔几何特征对孔内流动及近孔区域燃油雾化的影响

采用混合多相流模型与空穴模型相结合的方法,对喷孔内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化进行数值模拟。计算结果表明,喷孔几何特征对其内部流动特性及近孔区域燃油喷射及雾化具有重要影响,对于截面渐扩的喷孔,孔内空化效应、湍流度均增强,喷孔出口流速提高,喷油压力增大时效果更显著,空穴强度增大能够促进近孔区域燃油快速分裂,使燃油液滴雾化更细小,有利于柴油机油气混合以及性能的提高。对于截面渐缩的喷孔,孔内空化效应受到抑制、湍流度和喷孔出口流速均降低,喷孔出口液柱较长、液块较大,近孔区域燃油雾化程度降低。     

农药静电喷雾及雾滴沉降分布研究方法和评析

静电喷雾技术是农业病虫害防治的一种新兴技术,在国内也引起人们越来越多的关注.静电喷雾技术的关键就是使喷出的雾滴带电,研究内容主要包括液体的雾化、雾滴的运动和沉降3部分.液体静电雾化技术是液体在风送式、液力式或离心式3种雾化方式的基础上,使雾滴带电后进一步雾化.雾滴的运动要影响到雾滴的扩散,不同的喷雾环境(如电场、风速、温度和湿度)都会影响其沉降状态和分布的均匀性.雾滴沉降分布的好坏会直接影响到静电喷雾技术的应用领域和前景.     

果园风送喷雾机的设计与性能试验

目前,果园生产过程中存在着施药技术落后、施药用水量大、药液利用率低和机具田间适应性差等问题,急需设计一种喷雾机,保证果园植保的高效和低残留,促进中国果业的发展,提升果品品质,加强果品在国际市场上的竞争力。为此,应用Inventor的实体建模功能进行了喷雾机各个结构的三维建模设计,对整机质心位置进行计算以达最佳的牵引配置,优化了核心部件和重要机构的结构形式和参数;设计了一种农村小动力拖拉机牵引的风送果园喷雾机,并对喷雾机喷雾喷量、药液分布等喷雾特性进行了试验研究,旨在对药液分布对风送式喷雾机的设计提供参考。     

共轨条件下的柴油机燃油喷雾碰壁试验研究

在中小型柴油机混合气形成过程中,燃油喷雾碰壁和空气运动的相互作用对柴油机的燃烧以及排放有重要影响。为此,利用自制的喷雾碰壁试验台对油束撞击壁面的雾化情况进行了可视化研究。结果表明,随着喷油压力和壁面温度的提高,喷雾碰壁雾化效果进一步加强;随着碰壁距离的增加,油束撞击壁面后扩散体积减小;随着壁面倾角的增大,雾注上游半径减小、下游半径增大,卷吸高度则变化较小,整体扩散体积略有增加。     

超声雾化的研究现状及在农业工程中的应用

介绍了超声雾化的工作机理以及在各个领域的应用,对超声雾化的应用前景特别是在生物与农业工程领域的应用前景进行了展望,并且简要地介绍了江苏大学在该领域的最新研究成果.结果表明:超声雾化的雾滴尺寸细小,分布均匀,雾化效果容易控制,但也存在着一些不足之处,在进一步探索解决办法后,可望有更好的应用前景.     

设施农业施药技术装备机械化研究进展

首先,指出了设施农业对施药技术装备要求的特殊性;其次,分析了目前国内设施农业施药技术装备的应用现状;然后,从工作原理、结构特点、创新点等方面详细论述了现有应用于设施农业可控雾滴施药技术装备,指出设施农业可控雾滴施药技术装备已有的研究成果和未来有待进一步研究的模块。最后,针对设施农业可控雾滴施药技术装备引发的思考及未来该领域的研究重点及发展方向,提出了相关的建议与对策。本文旨在为我国设施农业施药技术装备的应用发展提供借鉴。     

基于单片机的雾化装置控制系统设计

随着单片机技术的迅速发展,越来越多的自动化手段被广泛地应用到农业生产中,提高了生产效率。为此,主要研究了基于STC12C5A60AD单片机实现变量喷雾的工作原理和实现方案,重点阐述了该系统的硬件设计。将单片机技术应用于雾化装置综合性能检测中,能够根据需要自动地调节喷雾参数,实现了变量施药作业,提高农药利用率,减少了农药残留和环境污染。     

双流体喷嘴雾化控制特性研究

双流体喷嘴具有雾化效果稳定、显著节能、药量调整范围大和优异的抗堵塞性能等特点,对于提高施药精确性、降低药液浪费和减少环境污染有重要意义。为此,将双流体喷嘴用于猕猴桃园喷雾,使用自主搭建的双流体喷雾试验平台,采用了扇形喷嘴、圆形喷嘴、广角圆形喷嘴3种喷嘴,进行了不同气压下雾化流场的喷雾试验,研究了最佳液体压力恒定的情况下,气路气压的变化对雾化角、贯穿距、流量及压力损失等雾化特性参数的影响。结果表明:扇形喷嘴优于圆形喷嘴和广角圆形喷嘴;随着气压的增大,喷雾的贯穿距先增大后减小;随着气压的增大,雾化角呈现先增大后减小的趋势;随着气压的增大气体流量增大,液体流量减小,气路压力损失较大。对猕猴桃园来说,气压在2.5bar时,选用扇形喷嘴较为适宜,为气液双流式变量喷雾的研究奠定了基础。