喷杆喷雾机风助风筒流场分析与结构优化

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1、２０１１年４月农业机械学报第４２卷第４期!喷杆喷雾机风助风筒流场分析与结构优化刘雪美张晓辉侯存良（山东农业大学机械与电子工程学院，泰安２７１０１８）【摘要】针对气流辅助式喷杆喷雾机的风助风筒原始设计中存在耗气量大、效率低、风速变异系数大的缺点，采用计算流体动力学（ＣＦＤ）对风助风筒内外流场的三维区域进行了仿真。仿真结果表明：原型风筒内流场存在强旋流、流道窄的缺点，并导致工作外流场风速变异系数大。针对上述两种流场的问题，提出改进设计方案：对于外流场风速变异系数大的问题，采用减小出口尺寸和出口间距，可大大减小风速变异系数，但不能从根本

2、上改变流场结构；为克服内流场强旋流、流道窄的不足，在上述结构参数优化基础上，增加导流板装置，减小速度变异较大区域的出口间距，最终优化结果满足设计要求。样机试验表明设计方案实现了高效和风速变异小的风幕。关键词：喷杆喷雾机风助风筒计算流体动力学导流板流场分析＋中图分类号：Ｓ４９３１；ＴＰ３９１９文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１１）０４００７００６ＡｉｒＦｌｏｗＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＦｌｏｗＦｉｅｌｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＡｉｒｄｕｃｔｏｆＡｉｒａｓｓｉｓｔｅｄＢｏｏｍＳｐｒａｙｅｒＬｉｕＸｕｅｍ

3、ｅｉＺｈａｎｇＸｉａｏｈｕｉＨｏｕＣｕｎｌｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉａｎ２７１０１８，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｒａｗｂａｃｋｓｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｄｅｓｉｇｎｅｄａｉｒａｓｓｉｓｔｅｄｄｕｃｔｏｆｂｏｏｍｓｐｒａｙｅｒ，ｓｕｃｈａｓｈｕｇｅｗｉｎｄｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｌａｒｇｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎ（ＣＶ）ｏｆｗ

4、ｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ，３Ｄｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｉｎｔｅｒｉｏｒｄｕｃｔａｎｄｅｘｔｅｒｉｏｒｆｒｅｅｆｌｏｗｒｅｇｉｏｎｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）．Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｔｒｏｎｇｓｗｉｒｌｉｎｇａｎｄｎａｒｒｏｗｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｐｒｏｔｏｔｙｐｅａｉｒａｓｓｉｓｔｅｄｄｕｃｔ．Ｉｔａｌｓｏｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｌａｒｇ

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6、，ａｆｌｏｗｄｅｆｌｅｃｔｏｒｗａｓａｄｄｅｄｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｔｒｏｎｇｓｗｉｒｌｉｎｇｆｌｏｗａｎｄｎａｒｒｏｗｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌ．Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｔｅｓｔｉｎｇｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｆｉｎａｌｓｃｈｅｍｅａｃｈｉｅｖｅｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｍａｌｌｗｉｎｄｓｐｅｅｄｖａｒｉａｔｉｏｎｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＢｏｏｍｓｐｒａｙｅｒ，Ａｉｒａｓｓｉｓｔｅｄｄｕｃｔ，Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｆｌｏｗｄｅｆｌｅｃｔｏｒ，Ｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓ布对喷雾分布均匀

7、性、雾滴沉积均匀度有很大影引言［１］响。若风筒出口风速太小，气流难以翻动枝叶，风助风筒所产生的高速定向气流可克服自然风无法穿透植株；相反若风速太大，气流会穿透植株，对雾滴飞行方向的影响，使雾滴更容易穿透植物叶撞击到地面并出现反弹，从而带走雾滴，造成药液浪冠，从而有利于雾滴在植物不同层次上的沉积。风费和环境污染。与国外风助喷雾机相比，我国现有［２］筒出口风速，特别是气流到达作物顶端时的风速分风助风筒的出口平均风速较低，雾滴减飘效果受收稿日期：２０１００７０２修回日期：２０１００８２３农业部农药化学与应用重点开放实验室资助项目（ＭＯ

8、ＡＰＣＡ２０１００１）和山东省科技攻关计划资助项目（２００７ＧＧ１０００９００１）作者简介：刘雪美，副教授，博士生，主要从事农业机械设计及理论研究，Ｅｍａｉｌ：ｌｘｍｙｗｊ＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：张晓辉，教授，博士生导师，主要从事农业机械设计及