塔型风送式喷雾机导流结构参数优化

针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。     

结构参数设计对风筛式清选装置气流场的影响

运用Gambit软件建立风筛式清选装置的二维几何模型,利用Fluent软件中的标准k-ε湍流模型和壁面函数法对清选室内部气流场分布进行了数值计算。对风机出风口风速、出风口角度、出风口相对于筛面的位置、筛子的结构参数、贯流风机与离心风机串联以及导流板的配置等各个不同工况进行了气流场数值模拟,分析了工况不同时,对清选室气流场分布的影响,并提出了改进方案。     

果园多风道喷雾机送风系统设计优化与试验

针对果园多风道喷雾机内部气流分布不均导致由出风口吹出的气流紊乱、影响使雾滴在果树冠层上均匀沉积的问题，对多风道喷雾机内部导流板长度参数进行了优化。应用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，基于Star-CCM+软件对喷雾机送风系统内部气流进行了模拟分析，得到出风口1~6的风速在不同导流板长度的标准差分别为0.7468、0.6776、1.4441、5.1305、4.5768和0.8209。对风速标准差较大的出风口3、出风口4、出风口5进行响应面分析，最终确定导流板1长度200.00 mm、导流板2长度60.00 mm、导流板3长度50.00 mm为最优参数组合。在最优组合参数下，计算得到对称出风口3和出风口6的风速值分别为39.135和41.320 m/s，相对偏差为5.58%；出风口4和出风口5的风速值分别为33.022和34.328 m/s，相对偏差为3.95%，符合设计要求。室内风速试验结果表明，在距离喷雾机出风口1.25 m处，风场风速由上层到下层逐渐增大，实现风场按果树冠层形状分布，喷雾机左右两侧风场对称分布，气流分布均匀。果园多风道喷雾机设计满足要求，可为同类设计提供参考。     

果园风送喷雾风力调控试验台设计及试验

目前，果园风送喷雾技术与装备正在朝着精准化和智能化方向发展。果园喷雾控制对象主要为喷施药量和风力供给量，果树冠层内外药液沉积分布很大程度上取决于风送系统风力供给，只有风力和药量均得到精确控制，才能实现果园对靶精准喷雾。为此，基于轴流风机设计了风机转速、进风口面积和出风口导流板倾斜角度可独立调控的果园风送喷雾风力调控试验台，通过直流电机调速实现风机转速调节；进风口采用百叶结构，通过调节百叶倾斜角度实现进风口开度大小调节；出风口采用塔式结构，通过22路舵机控制出风口不同喷头位置处导流板倾斜角度独立调节，并基于C#语言开发了上位机界面。利用试验平台开展了风机转速、进风口面积和出风口导流板倾斜角度独立调控风力变化特性试验，结果表明：出风口风速风量变化与风机转速和进风口面积调节呈正相关，出风口风速在垂直方向分布位置随导流板倾斜角度增加发生改变，同时分别建立了出风口最大风速与风机转速和进风口面积之间的关系模型。喷药过程中，可通过风机转速与导流板倾斜角度联合调节或进风口面积与导流板倾斜角度联合调节实现出风口风速风量在果树冠层垂直方向分布位置和大小调节。研究结果为实现根据果树冠层体积和枝叶稠密度变化进...     

双出风口多风道离心风机内部流场数值模拟

针对现有全喂入式水稻联合收获机风筛式清选装置中单风道离心风机的缺点,运用Solidworks软件建立了双出风口多风道离心风机的流道模型,利用ICEM软件进行了网格划分,并用Fluent软件对双出风口多风道离心风机内部流场进行了三维数值模拟,确定了风机的结构尺寸。改进后风机内部流场仿真结果表明:双出风口多风道离心风机的上出风口和叶轮外边缘处气流速度较大,叶轮流道的压力沿径向逐步增大,下出风口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的气流速度逐步增大,风速衰减距离增加,有利于气流覆盖整个筛面;上出风口处横向气流基本成层状分布,下出风口的3个风道横向气流呈中间高两边低的对称分布,存在明显的边界效应。分析了风机转速、进风口直径和分风板角度的变化对风机内部流场分布、出风口风速、风量的影响:上出风口和下出风口Ⅱ和Ⅲ的风速、风量和压力最大值随风机转速的增加逐步增大;各出风口的风量及风速最大值随进风口直径减小(或增加)而减小(或增加),其中下出风口Ⅰ变化较明显;上、下分风板角度的改变使得下出风口的风速和风量发生了较大变化。     

烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证

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。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0.721。仿真及试验结果为后续风送系统的优化设计提供了参考。     

二次响应曲面模型在清选气流场预测中的应用

离心风机的转速及其出风口角度是影响联合收割机筛面气流场分布的两个主要因素.通过DPS统计软件建立了联合收割机筛面气流场与离心风机转速及其出风口角度的二次响应曲面模型,对气流场分布进行了预测.通过对模型的检验,证明了建立的二次响应曲面模型的拟合度很好,模型是有效的.利用实验数据对模型进行了验证,证明了采用二次响应曲面模型预测联合收割机清选室气流场是可行的.     

3WZF-400A型果园风送喷雾机改进设计

3WZF-400A型果园风送喷雾机通过安装直线导流板引导了气流速度场,在一定程度上解决了传统轴流式风送喷雾机农药浪费以及防治效果差的问题,但仍无法使靶标区域的气流速度分布与作物冠层轮廓匹配。本文以计算流体力学为手段,对该型喷雾机进行了改进设计。通过设置不同数量和角度的短导流板进一步引导喷雾机气流场,并建立了对应的气流速度场分布模型。通过对比选取最佳的改进设计方案,并进行了试验验证与喷雾性能测试。研究结果表明,当短导流板数量为2,喷雾机导流板角度组合为45°、15°、-15°和5°,且风机风速为20m/s时,在靶标处的气流速度分布能够与作物冠形轮廓匹配,所建立的模型能够较准确地模拟喷雾机实际气流速度场的分布。在此基础上以雾滴覆盖率为指标评价了改进设计后的喷雾机喷雾性能,并与改进前的喷雾机喷雾性能作对比,结果表明雾滴能够在垂直平面内按照作物冠形合理分布。     

基于带式烘干机的循环风机频率对料层表面风速场分布的模拟及试验

带式烘干机在水产饲料的生产加工过程中至关重要,而烘干机中的循环风机作为烘干气流的"动力来源",一方面影响着饲料表面气流风速大小,另一方面影响着饲料表面气流风速分布的均匀性。最终影响烘干效率和能耗。首先基于计算流体力学模拟三种不同循环风机频率下烘干机中的气流分布,并且在烘干机试验平台测出料层表面九个点的气流速度,与模拟结果进行对比分析。对比分析结果表明,三种循环风机频率下的料层表面九个点的风速模拟值与风速试验值分布趋势基本一致,且风速模拟值均大于风速试验值。当循环风机频率一定,风速模拟值较风速试验值大17%～37%。而循环风机的频率变化影响着烘干机内部气流分布,循环风机频率每增加5Hz,对应点的风速模拟值增加20%,对应点的风速试验值增加17%,但是饲料层表面风速分布的均匀性有所下降。另外,当循环风机频率保持不变,上层饲料表面的风速值小于下层饲料表面的风速值,且上层饲料表面风速值变化幅度小于下层饲料表面。     

联合收获机风筛式清选装置清选室内涡流试验

在DFQX-3型物料清选试验台上,采用数字风速仪测得清选室内多点风速,利用绘制等速线的方法得出气流流速为零的点（涡心）。通过分析离心风机转速和出风口倾角对涡心位置的影响,得出在离心风机不同出风口倾角下风机转速与涡心位置变化关系,以及不同风机转速下出风口倾角对涡心位置变化的影响规律。通过水稻清选试验对比分析表明,涡心位置变化对清选的清洁率和损失率有较大影响,并得到离心风机转速为950r/min且出风口倾角为25°时,清选效果最佳。     

螺旋风送装置风箱结构设计与试验

基于风箱气流在上下出风口风速差异大、存在风箱出风均匀性差，以及整机施药时液滴分布不均匀的问题，提出运用风箱进风口和出风口的布置、尺寸改变气流流向的方式并设计了一种风箱。利用SolidWorks和Fluent搭建仿真模型，设计三因素三水平正交试验优化风箱内部结构布置和流体分布状态，以入口风速、入口位置、圆角半径为变量，以各出风口风速变异系数作为评价指标，将正交试验结果利用Design-Expert进行方差分析和响应曲面分析。试验结果表明：对风箱出风口风速变异系数影响主次顺序为入口风速、入口位置、圆角半径，入口风速为30m/s,圆角半径为5mm,入风口位置为O点，各个出风口出风速度变异系数小，出风均匀性好，仿真与实际测试值线性相关且仿真结果准确。     

油菜联合收获后含杂油菜籽复清机设计与试验

针对现有油菜联合收获机收获作业时油菜籽粒细小不易分离导致收获后籽粒含杂率高、人工复清劳动强度大、缺乏晾晒前机械化复清装备的生产实际问题,设计了一种适于油菜联合收获机作业后含杂油菜籽的复清机。通过运动学和动力学分析确定了螺旋输送装置、离心振动式筛分装置和侧向风选装置的结构及其运行参数,解析了离心振动式筛分装置离心过程和振动过程,基于CFD分析了清选罩壳内部气流场状态。以振动频率、垂直振幅和离心风机出风口风速为影响因素,以油菜联合收获后含杂油菜籽复清机籽粒含杂率和筛分效率为评价指标,开展了单因素试验与正交试验,确定了较优运行参数组合。单因素试验结果表明：振动频率在12.08~14.61Hz,垂直振幅在3.59~3.64mm,离心风机出风口风速在5~7m/s范围内时,清选性能较优;正交试验结果表明：影响含杂率因素主次为离心风机出风口风速、振动频率、垂直振幅,影响筛分效率因素主次为振动频率、垂直振幅、离心风机出风口风速,确定较优参数组合：振动频率为14.61Hz、垂直振幅为3.61mm、离心风机出风口风速为7m/s,在此参数组合下,油菜联合收获后含杂油菜籽复清机的籽粒含杂率平均值为0.53%,筛分效率平均值为98.39%,符合油菜籽粒后续存储标准（含杂率小于3%）。     

热泵烘房结构及参数优化仿真设计

为解决热泵烘房干燥过程中存在的产品品质不稳定、干燥效率低等问题,借助计算流体动力学（CFD）仿真软件进行了基于烘房内气流分布的数值模拟,分析了速度分布均匀性问题,并通过改进烘房结构及速度参数开展模拟仿真与分析。结果表明：空载条件下,设置导流板倾斜角度为15°时,烘房内的气流分布效果较好;设置排风风速为6m/s时气流均匀性效果较好,且对比得出排风速度对烘房内气流的影响最大;加载条件下,选择排风速度为6m/s时可以较好地适应烘房干燥作业;排风速度为6m/s、导流板倾斜角为15°组合下可以使气流分布更均匀。     

双风道清选装置的研究

本文推导了计算物料在气流中的三维运动轨迹的微分方程组。在理论上分析了上风扇出风口平均风速和气流方向角、上风扇出风口高度对物料运动轨迹的影响。通过对双风道试验所得回归方程的优化,求得了双风道清选装置取得较好清选效果的上、下风扇出风口平均风速的取值。     

果园喷雾机五指式喷筒流场数值模拟与分析

为提高果园风送式喷雾机喷幅及整体施药效果,在课题组前期研究基础上设计了一种新型五指式喷筒。通过CFD仿真模拟对五指式喷筒内部的流场进行数值分析,对不同风机转速下喷筒进出口风速和Z=0截面上速度、压力展开对比分析。仿真结果表明:在风机3个转速下(1 450、1 080、960r/min),喷筒进口风量随风机转速的增大随之增加;各个转速下喷筒进出口流量差值很小,从而确定仿真结果可靠;五指式喷筒各个出风口风量相等;五指式的喷筒中气流出现紊流的区域较小,风速分布均匀,五指式喷筒内部压强分布均匀,各出风口之间变异较小。减少了风机能量损失,扩大喷雾机喷幅,满足了果园风送喷雾机的设计要求。     

风送式喷雾机喷筒结构优化数值模拟与试验

采用动参考系模型,将可动风机的转速作为仿真的初始值,分段划分喷筒内计算区域中的网格,利用数值及正交试验的方法,对风送式喷雾机的喷筒结构进行了优化设计,仿真计算喷筒出口处的风速。为验证模型的正确性,在对应风机转速下,实测了喷筒出口各采样点的风速,并将实测值与仿真结果进行了覆盖率统计及χ2检验。结果表明:影响喷筒压力损失及喷筒出口风速的因素依次为:出风口直径、柱形喷筒长度、锥形喷筒长度;在喷筒出口采样点上,仿真计算出的风速区间覆盖实测风速的概率为95%;χ2检验表明在水平0.05下,喷筒出风口风速的仿真值均服从其实际测量值的分布;因此,利用动参考系方法,以风机转速为初始条件,对喷筒出风口速度的数值模拟是可信的。     

超高地隙喷杆喷雾机风幕式防飘移技术研究

结合超高地隙喷雾机实际结构,应用ANSYS Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型、离散相模型与Couple算法,建立了超高地隙喷杆喷雾机风幕式气流辅助施药技术雾滴沉积飘移分布模型,对飘移率与各影响因素之间的关系进行了仿真研究,确定了不同风机转速下雾滴飘移率与其各影响因素之间的函数关系,并对模拟研究结果的准确性进行了试验验证.研究结果表明,所建模拟模型能够比较准确地反映风幕系统各作业参数对雾滴飘移率的影响规律,其中辅助气流喷射角度、喷头水平安装位置、自然风风速、风机转速,以及辅助气流喷射角度和自然风风速、辅助气流喷射角度和风机转速、喷头水平安装位置和自然风风速、自然风风速和风机转速的交互作用都对飘移率有显著的影响.     

网带式花椒干燥机流场模拟与结构优化

花椒干燥过程中网带式花椒干燥机内气流强度和均匀性影响花椒干燥后品质,通过实验进行花椒参数测定和模型可靠性验证,采用多孔介质模型对结构优化前后网带式花椒干燥机流场进行数值模拟研究,根据网带式花椒干燥机气流分布特性提出了增加导流板的优化方案,考察了不同角度导流板气流分布特性。结果表明:导流板角度变化对干燥机气流强度与均匀性有一定影响,最优导流板角度为2.5°,较原始结构在干燥机XY、XZ、YZ面平均速度平均增加6.8%、10.8%、5.2%,不均匀系数平均减小8.7%、8.5%、2.7%。     

联合收获机多风道清选装置气流场分布与风机参数优化

针对现有联合收获机单风道清选室难以满足脱粒排出物对气流速度和方向的要求这一问题,采用Solid Works软件设计了多风道清选室的流道模型,运用ICEM软件对其划分网格,再利用CFD技术对网格模型进行内部气流场分布的数值模拟,并以离心风机的转速、叶轮的叶片数和风机出风口角度3个设计参数作为实验因素,对清选装置内部气流场分布进行三因素二水平正交仿真实验。通过对多风道清选室全压云图和速度矢量图的对比分析,确定风机叶片数为4、风机叶轮转速为1080r/min、风机出风口角度为25°时,清选装置有利于籽粒从脱出物中有效分离和籽粒的清选。     

风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验

为了研究风幕出口风速和风幕出风口与喷口的水平距离对雾滴粒径和雾滴速度分布的影响,运用PDPA测试系统对不同条件下的风幕式喷杆喷雾气液两相流场进行了测试,对雾滴粒径、速度分布的测量结果进行了分析和讨论。结果表明:雾滴在气流场的作用下,随着风幕风速的逐步变大,雾滴的粒径变小且分布均匀,有效地增大了雾滴的沉积、减小了飘移。风幕出风口与喷口水平距离越近时,雾滴的穿透性能越好,向后飘移的趋势越弱。