喷头雾化雾滴尺寸和速度的空间分布实验研究

雾滴尺寸及其运动速度直接影响药液的着靶效果和农药利用效率。为研究喷头雾化区域雾滴尺寸和雾滴速度空间分布，选取空气诱导扇形喷头IDK120-03、万能型平面扇形喷头LU120-03和防飘移扇形喷头AD120-03等3种典型喷头，利用相位多普勒粒子干涉仪测量了所选喷头在不同压力下的雾滴尺寸和雾滴速度，建模分析了喷头雾化后雾滴尺寸和雾滴速度空间分布规律。结果表明：在雾滴尺寸分布中，IDK120-03、LU120-03和AD120-03各喷头中心垂直方向上雾滴尺寸与垂直距离无明显关系，雾滴尺寸随喷雾压力增加而减小，呈线性关系，线性系数在-0.85～-0.54之间，相关程度均在0.96以上；水平方向上雾滴尺寸随水平距离增加而增大，对雾滴尺寸与水平距离二次多项式拟合，相关程度平均在0.90以上；垂直和水平方向上，IDK120-03喷头雾滴尺寸最大、LU120-03喷头最小。在雾滴速度分布中，各喷头中心垂直方向上雾滴速度随垂直距离增加而减小，呈线性关系，线性系数在-0.14～-0.01之间，相关程度均在0.99以上；水平方向上各喷头雾滴速度随水平距离增加而减小，对雾滴速度与水平距离二次多项式拟合，相...     

精确灌溉喷头变量调节器结构参数设计

为使喷头能根据灌溉面积形状变化的要求实现喷洒域和喷洒量同步可控,提出一种精确灌溉喷头变量喷洒调节器的设计.该变量调节器采用上阻水片和下阻水片式结构,上下阻水片由中央通孔和扇形通孔及扇形阻水片组成.喷头转动时上阻水片和下阻水片发生相对转动,导通时过水面积增大,射程增加,封闭时过水面积减小,射程降低.设计了使喷头能量损失达到最小的扇形通孔中心角及中央通孔等的结构参数.采用水流运动的局部阻力理论设计了变量调节器的上下阻水片中央通孔的直径.结果表明:研究的变量调节器过水通孔的结构和参数可以保证过水断面阻力损失最小,通过射程及水量分布试验,发现其射程周线由圆形变为近似方形,射程最大时基本能达到原喷头射程,水量分布较为均匀,能够满足喷头流量和射程的变化规律按需求控制,实现喷头的变量喷洒精确灌溉.     

精确灌溉喷头变量调节器结构参数设计

为使喷头能根据灌溉面积形状变化的要求实现喷洒域和喷洒量同步可控,提出一种精确灌溉喷头变量喷洒调节器的设计.该变量调节器采用上阻水片和下阻水片式结构,上下阻水片由中央通孔和扇形通孔及扇形阻水片组成.喷头转动时上阻水片和下阻水片发生相对转动,导通时过水面积增大,射程增加,封闭时过水面积减小,射程降低.设计了使喷头能量损失达到最小的扇形通孔中心角及中央通孔等的结构参数.采用水流运动的局部阻力理论设计了变量调节器的上下阻水片中央通孔的直径.结果表明:研究的变量调节器过水通孔的结构和参数可以保证过水断面阻力损失最小,通过射程及水量分布试验,发现其射程周线由圆形变为近似方形,射程最大时基本能达到原喷头射程,水量分布较为均匀,能够满足喷头流量和射程的变化规律按需求控制,实现喷头的变量喷洒精确灌溉.     

扇形喷头雾滴粒径分布风洞试验

利用开路式风洞系统和Sympatec激光粒度仪测试了参考喷头的雾谱尺寸以此作为喷头雾谱等级的依据。对扇形雾喷头在不同压力、风速、喷头与激光粒度仪距离情况下的雾滴粒径、数量和范围进行了试验。试验结果表明,压力、风速、喷头与激光粒度仪之间距离的增大,都导致扇形雾喷头的雾滴体积中径变小,尺寸小于150μm的雾滴占全部雾滴体积的百分比变大,增加了农药脱靶飘移的可能性,同时压力和风速的增大都导致部分喷头的雾谱等级降低。为了保证激光粒度仪对雾滴粒径测试结果的可靠性,可以使用风洞试验和调整喷头与激光粒度仪的距离,来减小因细小雾滴通过激光束过程中速度迅速衰减而对测量结果带来的影响。     

同尺寸异型喷头潜在飘移特性风洞试验研究

为探究脉宽调制变量喷雾系统对同尺寸异型喷头的潜在飘移特性影响,选取Hardi ISO F110-03标准扇形雾喷头、Teejet XR 110-03扇形雾喷头、Hardi MD 110-03微飘喷头和Teejet AIXR 110-03防飘喷头,在IEA-II型风洞内,通过聚乙烯收集线和Spraytec雾滴粒径仪研究了4种喷头的雾滴谱、雾滴相对分布跨度、飘移量和飘移潜在指数。试验结果表明:雾滴谱与喷头型号相关,XR扇形雾喷头VMD最小,为164.37μm,AIXR防飘和MD微飘喷头与ISO F标准扇形雾喷头相比,VMD分别增加88.91%和96.60%;XR扇形雾喷头喷出的雾滴相对分布跨度最小,为1.54,相比ISO F标准扇形雾喷头增加16.76%,其喷雾雾滴更均匀;随着垂直方向高度的降低和水平方向距离的减少,4种喷头的归一化飘移量均增加,AIXR防飘喷头归一化飘移量平均值最小,为1.21×10~4,相比ISO F标准扇形雾喷头减少72.99%,XR扇形雾喷头归一化飘移量平均值最大,为4.17×10~4,相比ISO F标准扇形雾喷头增加10.61%;AIXR防飘喷头雾滴粒径较大,雾滴飘移指数最小,防飘效果最显著。该研究可为农业田间实际生产中防飘施药技术应用提供依据。     

运水烟罩内折射式喷头正交试验

针对运水烟罩内喷头性能对运水烟罩油烟净化效果的决定性影响,对直面扇形折射式喷头进行了正交试验,研究运水烟罩内折射式喷头结构参数、工作参数及水力性能之间的关系.试验采用四因素四水平正交表,利用综合评分法对运水烟罩内直面扇形折射式喷头的射程、喷洒面积、雨滴粒径等多项指标进行综合评价.结果表明：影响喷洒性能的主次顺序为工作压力、孔口直径、折射面高度、折射面角度;运水烟罩内的最佳工作压力为0.3 MPa;结构参数孔口直径和折射面高度均为1 mm,120°折射直面扇形喷头水量分布均匀,雾化效果好,喷洒面积大,油烟净化效果最好.     

感应式静电喷头设计与试验研究

设计了一种感应式静电喷头,简述了该喷头的基本结构和工作过程,并对喷头的雾化性能进行了初步试验。由试验结果分析了气体压力和喷孔直径对喷头雾化性能的影响,得到雾化效果最佳的喷头参数组合。该喷头所得雾滴尺寸满足静电喷雾要求,同时提高了农药利用率。     

运水烟罩内折射式喷头性能参数分析及试验

为了降低油烟对环境的污染,研究了运水烟罩内固定喷头的喷射雾化特性对运水烟罩油烟净化效果的影响.对弧面扇形折射式喷头和折射锥角分别为115°,120°,135°,140°和150°的直面扇形折射式喷头进行试验研究,测量了这6个不同型号的折射式喷头在5种不同工作压力下的流速、射程、喷洒面积、粒径大小以及水量分布等参数的变化情况,分析了雾化性能,探寻各参数之间的关系及变化规律.结果表明：流速、射程、喷洒面积均与工作压力成正比;雨滴粒径大小与工作压力成反比;喷头的最佳工作压力为0.30 MPa;直面折射式喷头比弧面折射式喷头油烟净化效果好;120°折射直面扇形喷头水量分布最均匀,雾化效果最好,喷洒面积最大.     

对冲喷头喷雾场液滴分布特性试验

植保扇形喷头的喷雾扇形面内不同位置处液滴直径是不相同的,呈现接近于U形分布的中间液滴直径小而两侧液滴直径偏大的情况,这导致同高度水平方向上各点处的液滴在靶标上的沉积行为不同,致使防治效果存在差异。本文对出水口孔径1mm和切槽角30°的对冲喷头喷雾场的液滴直径分布特性进行试验,该喷头是基于射流和撞击流耦合作用的新型喷头,发现对冲喷头在喷雾扇形面内的液滴直径呈现中间区域液滴直径较大且均匀而两侧液滴直径较小的特性,如喷施压力0.4MPa时在300mm高度测试面上,喷雾扇形面内中间区域液滴直径在265~268μm,而靠近两侧边缘处的液滴直径在250~252μm,这有利于解决喷杆式喷雾机大田作业时液滴直径分布不均匀的不足;并对喷头这一特性进行理论分析,提出在分裂区的3次雾化（即扰动雾化、撞击雾化和振荡雾化）是引起这一特性的根本原因。同时采用径向不均匀指数对喷雾场的液滴分布均匀特性进行定量表征分析,发现径向不均匀指数能够总体反映喷雾场的非均匀特性,当喷施压力在0.6~0.7MPa范围时,径向不均匀指数在0.47~0.51较小范围内变化,说明在该压力范围内工作时喷头喷雾场具有良好的液滴均匀分布特性。     

农用航空喷雾系统的试验与研究

一、喷头选择 大多数飞机喷药都用液力式喷头。可选的喷头类型有空心锥雾喷头、扇形雾喷头、离心雾化器等。其中前者为地面作业常用喷头,不再赘述。 1.扇形喷头 带有一个附加孔的锥雾喷头可以产生很大的雾滴,可用于那些对飘移要求很严格的场合。对飘移要求严格的地方,也常选用一种有多个小喷孔、向后折射的喷头,一般用于喷洒除草剂。     

射流泵在含沙水流中抗磨损性能优化

为减小射流泵装置在含沙水流中运行时射流泵遭到的磨损破坏,对射流泵的抗磨损性能进行优化.首先提出了一种经济有效的材料表面磨损情况预测方法,再利用该方法得到抗磨损性能最佳的参数组合.结合粒子垂直撞击平板试验与数值模拟结果,得到在特定材料(316L不锈钢)下的磨损等高线图,并通过不同喷嘴出口速度的垂直撞击平板试验对磨损等高线图的通用性进行了试验验证,结果证实该方法可用于预测.通过Plackett-Burman试验设计得到显著影响材料磨损情况的射流泵参数,利用D-optimal试验设计得到性能最佳的射流泵参数组合.结果表明,当射流泵的参数组合为喷嘴角度39.85°、面积比5.84、喷嘴直径18 mm时,射流泵的抗磨损性能和水力性能都达到最佳,即最大磨损深度8.6 μm、效率16.8%.根据最佳参数组合加工射流泵样机,验证了预测结果的可靠性,并通过扫描电镜对喷嘴处的磨损疤痕进行观察,结论与数值模拟分析结果一致.     

喷油嘴结构对尾喷雾化质量影响的研究

利用高速频闪照相系统研究了不同的喷油嘴结构参数对燃油尾喷雾化质量的影响。试验结果表明,喷油嘴压力室容积是影响尾喷雾化质量的关键因素。传统的有压力室喷油嘴在尾喷后期有少量燃油以较低的速度呈液滴状流出喷孔,完全没有雾化;而对于无压力室喷油嘴,针阀落座时燃油喷射过程能迅速停止,未出现尾喷后期雾化质量不良的现象。据此推论,无压力室喷油嘴使柴油机HC排放降低的一个重要原因是消除或减轻了有压力室喷油嘴所存在的尾喷雾化质量不良现象。     

柴油温度对燃油系统影响的研究

通过模拟计算和试验研究相结合的方式研究了柴油温度对燃油系统性能的影响。试验表明,在相同转速下,随着柴油温度的升高,高压油管喷油器端的残余压力基本不变,压力到达峰值的时刻略延迟,最大压力值减小;在相同温度下,随着转速的增加,残余压力基本不变,压力到达峰值的时刻略有延迟,最大压力值增大;相同转速下,随着温度的升高,每循环喷油量减少;相同温度下,随着转速的增加,每循环喷油量增加。模拟结果与试验结果符合较好。     

结构形式对渣浆泵前腔密封面磨损特性的影响

为了研究渣浆泵前腔密封结构对其密封面磨损特性的影响,以ESH型旋流器给料泵为研究对象,选择4种常用的前腔密封结构,在工况以及叶轮和蜗壳的水力参数均相同的前提下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX和磨损模型对泵内固液两相流进行数值模拟,并通过试验进行验证.研究结果表明:采用角式小间隙密封结构,密封面上固相浓度最低,固相的速度分布最均匀,密封面的失重量最小,抗磨损效果最好,其次为平面小间隙密封结构、角式大间隙密封结构,而平面大间隙密封结构的抗磨损性能最差;定义了磨损函数,且密封面上磨损函数值的分布与试验结果吻合较好.研究结果可为渣浆泵的抗磨损设计提供一定的理论依据.     

水果外观质量智能化检测系统设计

综合了市场上各类水果分级设备的优点,该文提出了一套水果外观品质智能化检测系统的开发设计流程,从理论上进一步探讨了水果外观品质智能化检测的方法途径。水果在线分级装置主要由上料结构、输送结构、机器视觉系统、气动分选结构以及电器控制部分等组成。机器视觉系统包括工业控制计算机、CCD摄像机、光源、光箱、图像采集卡、触发器和I/O卡等;气动部分包括电磁阀、空气压缩机及喷气嘴等;电器控制部分包括PLC、固态继电器等。      

大尺寸固体颗粒对固液两相流输送泵叶轮的磨损

针对大尺寸固体颗粒对输送泵叶轮的磨损问题,借助商用计算流体动力学软件STAR-CCM+开展数值模拟研究.采用变曲率弯管试验结果验证数值模拟模型的物理有效性,进而考虑介质浓度、颗粒粒径对输送泵运行性能和磨损特性的影响.研究结果表明:泵内固体颗粒的分布不均匀,叶片工作面对颗粒做功导致颗粒高速撞击叶片是叶片发生磨损的关键因素.输送泵叶轮的磨损主要发生在叶片的进口边和背面,首级叶轮的磨损量始终大于次级叶轮.介质浓度的增加会导致叶轮磨损量增加.当颗粒粒径由25 mm增加至30 mm时,首级叶轮和次级叶轮的磨损率均出现急剧增长,叶轮的磨损加剧.输送小颗粒时,应着重对叶片的进口角度进行优化,减轻小颗粒对叶片进口边的磨损;输送大颗粒时,应对叶片的型线进行优化,以减少大颗粒对叶片背面的磨损.     

喷油系统与柴油机匹配中结构参数的计算方法

提出了与柴油机匹配过程中喷油系统结构参数的计算方法，并开发了相应的计算分析软件，软件中包含喷油泵、喷油器两个数据库。输入所匹配柴油机的结构型式和基本性能参数，能分析出柴油机匹配用喷油泵、喷油器系列类型，以及计算喷油泵的主要匹配参数。实例计算结果表明，它能用于指导实机匹配工作。     

短程射流共点交汇对撞阀设计与破碎能力检测

现有的射流阀均未对水力空化进行合理规划、有效控制和高效利用,存在破碎能量级低、能量构成欠合理、能量分散、能效低、废能占比高、对硬韧性物料破碎能力差等问题。为了提升高压射流破碎中的破碎能量级和密度,减少无效能产出,提出了一种短程射流共点交汇对撞阀结构方案及其水力空化效应机制。利用CFD进行了流场模拟,依据模拟结果配置了短程射流共点交汇对撞阀的几何和运行参数,通过捕集羟自由基和电镜成像检测了水力空化强化效果和对微晶纤维素的破碎效果,检测结果表明：与直孔阀相比,短程射流共点交汇对撞阀的羟自由基捕获量提高41%,无效动能减少60%～80%,可使微晶纤维壳层破碎并能剥离出直径约15nm的微原纤。短程射流共点交汇对撞破碎明显提升了溃灭冲击能,可作为硬韧性生物材料超微细化的有效方法。     

基于声学方法的喷嘴流量估计

为了研究喷嘴喷雾状态时的声音与流量之间的关系,利用声音信号采集系统收集喷嘴喷雾时的声音,对收集到的声音信号进行快速傅里叶变换(FFT),计算功率谱密度(PSD)及带内功率,进行流量与声学信号之间的相关性分析。结果表明:喷嘴位于圆盘阵列圆心正前方6cm位置时所得声音数据噪声最小,确定为最佳位置。最后,通过曲线拟合工具箱,建立了归一化带内功率能量与喷嘴流量拟合曲线,其误差平方和SSE为0.865,拟合标准差RMSE为0.93,表明了基于声学信号准确估计喷嘴流速的可行性。     

下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器.详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试.试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43％.