基于ANSYS的文丘里施肥器水力特性研究

为了系统的分析文丘里施肥器的水力特性,在现有的相关研究基础上,利用ANSYS软件对其展开相应数值仿真。较为详细的分析文丘里施肥器在其管径发生改变时的压强以及流速变化规律,为水肥一体化灌溉选择较为合适的文丘里施肥器,提供一定的数值参考价值。研究表明通过使用ANSYS软件进行仿真,可以为实际灌溉时选择正确型号的文丘里施肥器提供具有可靠性的建议。     

改进型螺旋纹文丘里施肥器的设计与实现

为了实现精准配肥的目的,通过增设螺纹混肥结构,设计了1种改进型文丘里施肥器,优化了文丘里喉部直径和进口直径的收缩比。根据正压供肥(以供肥泵作为动力来源)的工况条件,采用有限元分析方法,利用FLUENT以及CFDPOST 2种软件进行了仿真。仿真结果表明:收缩比为1/2情况下,喉部压强接近0 Mpa;在此条件下,螺纹条数为3条、螺纹占比为1/2、螺纹高度为15 mm时,施肥器出口流速与进口流速之比为13.4,紊流压力极值可达到-0.844 Mpa。通过实验建立了施肥器的数学模型,验证喉部压强范围为0.069～0.08 Mpa,与仿真结果基本一致,与普通文丘里施肥器对比,改进型文丘里施肥器压强损失小。     

基于Fluent的文丘里管结构参数对吸肥性能的影响

为优化文丘里施肥器设计,研究了渐缩角α、渐扩角β和喉管直径d等结构参数对文丘里施肥器吸肥性能的影响。基于流体的连续方程、Navier-stokes方程和标准k-ε湍流模型,通过改变渐缩角α、渐扩角β和喉管直径d等文丘里管结构参数的值,采用有限元分析软件Fluent进行数值模拟,根据总流量和吸肥浓度的数值,发现α=25°、β=7°、7 mm≤d≤11 mm时吸肥性能最佳;利用分析软件Matlab对模拟得到的数据进行拟合,得到了单个参数与总流量和吸肥浓度的函数关系,以及渐缩角α、渐扩角β和喉管直径d与文丘里施肥器总流量和吸肥浓度之间的综合函数关系式,通过分析综合函数关系式,得到了各个参数对总流量及吸肥浓度影响的百分比,得出喉管直径d对支管流量、吸肥性能的影响最显著,渐缩角α的影响最小的结论。     

灰色多元回归模型在文丘里施肥器吸肥性能优化中的应用

为有效提高文丘里施肥器的工作性能,对文丘里施肥器进行了相关试验,将伯努利方程作为基本计算方程,通过灰色关联理论分析压差、进口流量比、肥液浓度、肥液质量分数对文丘里吸肥性能的影响大小,再对各个影响因素进行多元回归分析,建立文丘里施肥器吸肥量的优化预测模型。结果表明,在0.02～0.12 MPa的压差区间下,各因素对文丘里施肥器吸肥量的影响大小排序依次为肥液质量分数、压差、进口流量比、肥液浓度,文丘里施肥器吸肥量的预测方程为Y=-0.565 8-76.151 2X₁+1.254 3X₂+138.504 2X₃+1.992 5X₄。     

不同管路布置下文丘里吸肥器吸肥性能试验研究

为探究管路布置对文丘里吸肥器吸肥效果的影响，本研究在不同主管道进口压力下，分别对单、双以及三通路下文丘里吸肥器吸肥效果进行试验研究。结果表明：在单通路吸肥状态下，文丘里吸肥器C吸肥支管最先导通吸肥，且与距离主管道6.5 cm的文丘里吸肥器A、B相比，距离主水管13 cm的文丘里吸肥器C吸肥流量较大；在双通路吸肥状态下，与主管道距离相等的两文丘里吸肥器A、B，其中位于主管道边缘的文丘里吸肥器A吸肥效果较好，与主管道距离不等的两文丘里吸肥器A、C或B、C，其中距离主管道较远的文丘里吸肥器C吸肥效果较好；在三通路吸肥状态下，随着进水口压力的增加，距离主管道13 cm的文丘里吸肥器C与A、B相比有较大的吸肥流量，文丘里吸肥器A虽最先吸肥，但随着压力的增加，其吸肥流量小于文丘里吸肥器B、C。     

文丘里管结构参数对其水利性能的影响

【目的】研究文丘里管结构参数对其水力性能的影响,为文丘里施肥装置的设计提供理论依据。【方法】以进口直径为50 mm的文丘里管为研究对象,应用CFD数值计算方法,研究不同进口压力及不同进出口压力差时,文丘里收缩段锥度、喉段收缩比、喉段长度等结构参数对出口断面平均流速、管内最小压力和临界压力差等水力性能的影响。【结果】文丘里管内最小压力发生在喉段进口环壁面处,最小压力与进出口压力差呈良好的线性关系,与收缩段锥度呈正相关关系,与喉段收缩比呈负相关关系;断面平均流速与压力差呈幂函数关系,流态指数为0.53;喉段收缩比是影响文丘里施肥器性能的主要因子,局部水头损失系数及吸肥比均与其呈负相关关系。【结论】在设计文丘里施肥器时,应根据局部水头损失系数及吸肥比合理选择收缩比。     

文丘里管结构参数对其水力性能的影响

【目的】研究文丘里管结构参数对其水力性能的影响,为文丘里施肥装置的设计提供理论依据。【方法】以进口直径为50 mm的文丘里管为研究对象,应用CFD数值计算方法,研究不同进口压力及不同进出口压力差时,文丘里收缩段锥度、喉段收缩比、喉段长度等结构参数对出口断面平均流速、管内最小压力和临界压力差等水力性能的影响。【结果】文丘里管内最小压力发生在喉段进口环壁面处,最小压力与进出口压力差呈良好的线性关系,与收缩段锥度呈正相关关系,与喉段收缩比呈负相关关系;断面平均流速与压力差呈幂函数关系,流态指数为0.53;喉段收缩比是影响文丘里施肥器性能的主要因子,局部水头损失系数及吸肥比均与其呈负相关关系。【结论】在设计文丘里施肥器时,应根据局部水头损失系数及吸肥比合理选择收缩比。     

转子式机油泵内流场CFD分析及实验研究

采用CAE软件对转子式机油泵内流场进行了几何建模.对模型应用非结构化网格生成技术划分网格并进行了有限元前处理.在采用k-ω湍流模型的基础上,考虑了卸荷槽的影响,应用计算流体力学软件模拟稳定工况下机油泵出口部分的三维湍流流动.得到了详尽的分析结果,包括压力等高线云图、速度矢量等高线云图等.分析并证明了卸荷槽具有缓解压力负荷的作用.完成了对机油泵的台架实验,将数值模拟得到的机油泵性能特性曲线与实验特性曲线进行比较,发现仿真结果与实验结果基本吻合.证明仿真模拟结果能够反映机油泵的流动性能和特殊流动现象;利用数值仿真可以得到具有参考意义的机油泵流量特性曲线,为机油泵开发提供了新的研究方法和技术支持.     

气吸式水稻芽种排种器充种过程的模拟仿真

以气吸式垂直圆盘排种器为研究对象,对气室流场和种子运动过程进行了分析,利用FLUENT软件建立了气吸式水稻芽种排种器充种过程的仿真模型,并对水稻芽种在充种过程中的速度场、压力场和种子的吸附轨迹及种子的吸附速度进行了模拟。结果表明:利用FLUENT软件对气吸式水稻芽种排种器充种过程进行仿真是可行的,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

基于CFD模拟的输气管道阀门流噪声仿真

将输气管道中的气体流经阀门时的流场在CFD (Computational Fluid Dynamics)软件中进行三维仿真模拟,建立了输气管道阀门流噪声的产生模型.对气体流经阀门的流场进行稳态模拟和瞬态模拟,结果表明:湍流中的流体脉动(如压力、速度脉动)是流体流噪声产生的根本原因.将模拟仿真得到的阀门流场分布通过Lighthill波动方程转换得到偶极子声源,从而对阀门管段进行流体噪声分析,得到阀门流噪声产生、传播、衰减规律.通过试验对仿真模拟得到的阀门声场进行验证,表明了利用Fluent软件对气体流经阀门的流场和声场进行模拟仿真的可行性.研究成果可为输气管道音波法泄漏检测提供技术支持,为输气管道阀门噪声控制方法的制定提供理论依据.     

基于Fluent的工厂化水产养殖增氧锥的数值模拟及结构优化设计

利用Fluent软件中的Mixture模型和标准湍流模型对设计的不同结构增氧锥内部流场进行了数值模拟,得到了流场内部多相流的速度分布云图及速度矢量图,揭示了不同结构增氧锥气液接触起点处管内流体的流动状态.通过对增氧锥模拟数据的分析,得出氧气进气管布置在增氧锥锥顶竖直进水管的中下部最为合适,并通过增氧试验验证,证实仿真结果与试验结果吻合.     

果园风送喷雾机蝶型导流结构设计仿真与试验

针对传统风送喷雾机风道气流分布不均匀的问题，设计1种蝶型导流结构，对不同进风口直径、风道倾斜角度、涡轮转速等结构参数，利用Flow simulation软件对导流结构内部气流场进行模拟仿真，监测6个出风口风速，并计算其速度均值和标准差，并通过正交实验法，以均值和标准差为优化响应值，得出最优配置参数为进风口直径535 mm、风道倾斜角度90°、风机转速190 rad/s。对调整风道参数后的导流结构内部气流场模拟仿真，分析其速度云图和相对压力云图，6个出风口风速分别为20.394、22.232、25.799、20.159、22.446、23.732 m/s，风速均值为22.627 m/s，标准差为1.93，风速分布较均匀，压力分布均匀。通过试验验证，出风口风速真实值与模拟值误差不超过5%，叶面叶背雾滴沉积密度在20滴/cm²以上，变异系数不超过10%，雾滴分布均匀，蝶型导流结构设计符合要求。     

环模成型机楔形区域物料运动速度与压力分析

环模成型机是生物质压缩成型主要设备,由于工况复杂性,不易测得其内部物料运动特性。对粉碎后的沙柳细枝颗粒在环模成型机内的运动速度与压力进行了研究。运用流变学理论建立物料在楔形区内的速度方程,并利用有限元软件Fluent对该区域内物料的塑性流动建立模拟仿真,应用动网格技术和UDF在仿真中实现环模和压辊旋转。通过Fluent仿真模拟得出物料在楔形区域内速度矢量图及速度和压力云图。前者用于分析物料在该区域内的运动方向。后者通过改变环模最小模辊间隙、模孔直径、模辊直径比,得出不同的物料速度和压力分布云图,用于分析物料在楔形区域内的运动速度和压力分布状况,及其对物料成型过程的影响。通过对比,环模成型机采用最小间隙为2.0 mm,模孔直径为10 mm,模辊直径比为2.25的参数时,对沙柳细枝颗粒致密成型效果和效率较好。上述结果可为研究其他生物质物料在环模成型机楔形区域内的运动提供理论支持和方法借鉴。     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

柑橘节水微灌系统的研究及应用

【目的】研究并采用柑橘节水灌溉系统,可提高柑橘抵御干旱的能力,增加产量。【方法】文章对柑橘的灌溉制度和系统设计流量进行了探讨,对现行国家标准《微灌工程技术规范》中的设计供水强度取值进行了说明,提出了考虑有效降水的观点;针对山区自压灌溉存在的管道减压和气堵问题,提供了排气管和蓄水减压池两种简单的解决方法;在施肥器的应用方面,对文丘里施肥器和压差式施肥器进行了比较。【结果】在供水强度计算中考虑有效降水的方法比较契合实际情况,节约系统投资;排气管和蓄水减压池可有效解决管道因气堵不出水的问题,并起到降低管道压力的作用,可替代减压阀和排气阀;压差式施肥器比文丘里施肥器更适用于山区自压管道施肥。【结论】通过对灌溉系统的研究和示范区的建设实践,对于完善微灌技术用于柑橘灌溉起到了促进作用。     

滴灌灌水器流道内流体流动的数值模拟

利用Fluent软件对滴灌灌水器流道内流体流动进行了数值模拟,得到了流道流速分布图,对滴头流道结构进行了优化设计,采用了圆弧形流道结构.通过优化前、后的速度分布图可知:优化后的滴头流道涡旋区和速度滞止区基本消除,虽然在拐弯处的小部分区域内流体流动速度仍然有所偏高,但是从流道整体来看,优化后的流道内主流速度分布较均匀,且...     

日光温室番茄水肥一体化灌水用量试验

试验目的是研究日光温室番茄在配方施肥的基础上,采用膜下滴灌+文丘里器施肥的水肥一体化不同灌水用量,探讨日光温室水肥一体化科学用水,改变大水漫灌栽培管理方式,达到节水、节肥,提高日光温室蔬菜产品质量和产量.     

叶片式海流能发电装置的叶片流场仿真

为了解叶片形状对叶片式海流能发电装置流场分布的影响,以上海海洋大学研制的叶片式海流能发电装置为原型,采用FLUENT软件对7种不同形状的叶片进行了流场数值模拟,获得了不同形状叶片的速度云图及压力云图。通过比较分析不同形状叶片的外流场速度分布和压力分布情况可知,不同叶片形状对叶片式海流能发电装置外流场变化发展以及稳定运行具有一定作用。该流场分析结果充分证实了叶片形状的合理设计对实现海流能发电装置的受力情况和改善流场分布具有重要作用,并为后期装置的优化提供了可靠的理论参考依据。     

一种农用气液两相喷头的设计与喷雾特性仿真

基于文丘里原理设计了一款农用气液两相喷头,并采用k-ε湍流模型,利用FLUENT和CFX求解器对喷头内部气流场进行了计算流体力学(CFD)仿真和试验验证。结果表明:喷头出口平面中心区域的气流速度达到亚音速和超音速,喷头出口的气流速度随着两相压力的增加而增加;当气相入口压力一定时,液相入口压力的增大可使喷头下方两侧气流朝喷头轴向集中,喷口中心区域气流速度的实测值与仿真值的相对偏差≤10%,仿真结果真实可靠。雾滴粒径测试结果表明:在0.05 MPa的恒定水压下,雾滴粒径随着气压的增高而降低;在常用工作气压下,距喷头喷射距离1.6 m处,粒径65μm以下的雾滴比例≥85%,雾滴体积中径(D_(50))50μm。所设计的喷头雾化性能优异,可获得烟雾级雾滴,适用于在设施农业中进行整棚弥散性喷雾防治病虫害。     

滴灌灌水器迷宫流道的内部流体数值模拟与流动分析

【目的】研究滴灌灌水器的结构参数对其水力性能的影响。【方法】提取齿形迷宫流道灌水器齿宽、齿底距、齿高为结构控制参数,在CAD几何建模的基础上,应用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的流体分析软件FLUENT,对灌水器迷宫流道内流体的流动进行数值模拟,得到流量压力关系以及流场可视化图,由此分析了各参数对灌水器性能的影响,以及流道内水流的速度矢量分布规律。【结果】当齿高保持恒定时,齿宽和齿底距均与流量、流态指数呈正相关关系,且齿宽对流量、流态指数的影响较齿底距更显著;而齿宽和齿底距保持不变时,齿高与流量、流态指数呈负相关关系。【结论】齿宽相对越小,灌水器消能效果与抗堵塞性能越好。因此,可以通过适当减小齿宽和齿底距、增大齿高等措施改善灌水器的水力性能。