风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验

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1、2014年11月农业机械学报第45卷第11期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．11．016*风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验11121燕明徳贾卫东毛罕平董祥陈龙(1．江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013;2．中国农业机械化科学研究院土壤-植物-机器系统技术国家重点实验室，北京100083)摘要: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

2、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。关键词:风幕式喷杆喷雾PDPA测试雾滴粒径雾滴速度喷雾流场中图分类号:S49文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)11-0104-07出口与喷嘴的水平距离对雾滴粒径和速度分布的影引言响进行分析和讨论，为风幕式喷杆喷雾防飘移设计风幕式喷杆施药技术在提高作业效率、提高农提供理论依据。药利

3、用率、降低施药成本、减少环境污染等方面具有1试验装置与试验方法显著效果，因而在国内外农业工程领域得到广泛应［1－2］用。风幕式喷杆喷雾中的雾滴粒径大小和速度1.1喷雾特性试验装置分布直接影响到雾滴在空间的运动轨迹及与植株靶图1为风幕式喷杆喷雾测试系统，主要由［3］标界面的相互作用关系，从而影响药液雾滴在植PDPA测试系统、风幕运行及调节系统和喷杆喷雾株靶标上的沉积率与穿透力。因此，研究风幕式喷运行及调节系统组成。图2为喷雾试验装置。风幕杆喷雾流场中的雾滴粒径大小和速度分布对研究雾滴在植株靶标上的沉积分布、提高喷雾性能、

4、减少雾滴飘移具有重要意义。传统的机械测量雾滴粒径的方法无法获得三维喷雾场的结构信息。在雾滴的激光测量技术中，马尔文粒度仪、粒子图像测速仪(PIV)及激光多普勒测速仪(LDA)被广泛运用于喷［4］雾研究中。Thompson、Miller、Smith、Taylor、Quanquin［5－10］等建立了喷雾飘移模型，对雾滴漂移进行了模拟统计，但在雾滴粒径和速度对雾滴飘移的影响方面研图1风幕式喷杆喷雾测试系统原理图［11］Fig．1Testsystemofair-assistboomspraying究尚少。蒋鹏飞等采用与本文相

5、同的风幕式喷杆喷雾试验装置开展了喷雾参数对雾滴飘移性能影响的试1．开关阀2．过滤器3．电动机4．智能流量计5．压力表6．变频器7．轴流风机8．风幕气囊9．风速仪10．喷杆验研究，但没有对包括雾滴粒径、速度等参数在内的风11．喷头12．PDPA13．药箱14．三缸柱塞泵15．计算机幕式喷杆喷雾气液两相流场特性进行讨论。由于这项研究工作依赖于对雾滴运动参数的实运行及调节系统包括轴流风机、变频器和风幕气囊。［12］轴流风机与风幕气囊均固定于台架上且两者紧密联时精确测量，本文运用PDPA(Phasedopplerparticl

6、eanalyzer)测试系统，对不同条件下的风幕式接。风幕气囊的结构设计参照中国农业机械化科学喷杆喷雾流场进行测试，对不同风幕出口风速、风幕研究院研制的3W系列风幕式喷杆喷雾机的气囊，收稿日期:2014-01-08修回日期:2014-03-06*国家自然科学基金资助项目(51475215)、江苏省自然科学基金资助项目(BK2011048)、江苏省高校自然科学研究资助项目(13KJA210001)、科技支疆计划资助项目(2013BA044)和江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)作者简介:燕明德，博士生，主要从事精

7、确施药技术研究，E-mail:2858979043@qq．com通讯作者:贾卫东，副研究员，主要从事精确施药技术研究，E-mail:jiaweidong@ujs．edu．cn第11期燕明徳等:风幕式喷杆喷雾雾滴粒径与速度分布试验105并在其基础上改进了风幕气囊轮廓及出风口型式，以减小风幕气流不均匀性对试验研究的影响。喷杆喷雾运行及调节系统包括电动机、药箱、三缸柱塞泵、开关阀、压力表、智能流量计、喷杆和喷头，其中喷杆通过U型管卡固定于风幕气囊下方的台架上，可以绕自身轴线进行转动，从而实现喷施角度的自由调节，喷杆的前后和上

8、下移动是通过丝杠图3测试坐标系传动来实现的。风幕式喷杆喷雾测试系统中各主要Fig．3Measuringcoordinates装置的技术参数见表1。试验测试系统中共有4个扇形雾化喷头，喷头安装相距500mm，喷头喷雾半角为55°，在4个喷头之间的3个区域内，理论上雾滴的粒径和速度分布具有重复性，同时鉴于试验装置的布置状况，采用后［1