目錄TOC\o"1-3"\u摘要： 5關(guān)鍵詞 51前言 62國(guó)外在線混藥的研究現(xiàn)狀 72．1農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)的研究 72．2其他在線混藥裝置的研究 83國(guó)內(nèi)在線混藥的研究現(xiàn)狀 93．1在線混藥理論及控制系統(tǒng)的研究 94混藥濃度檢測(cè)方面的研究 104.1混藥濃度在線檢測(cè)的基本原理 104.2在線混藥濃度檢測(cè) 105射流混藥數(shù)值仿真 115.1射流混藥裝置及參數(shù) 115.2射流混藥裝置工作狀態(tài) 125.3射流混藥裝置工作參數(shù) 125.4射流混藥裝置數(shù)值模擬方案 135.4.1仿真數(shù)學(xué)模型 135.4.2仿真計(jì)算邊界條件值確定 145.5射流嘴出口直徑數(shù)值仿真 145.5.1噴嘴出口直徑和混藥管直徑選擇 165.6混藥管入口角仿真結(jié)果及分析 165.7吸藥室的仿真結(jié)果及分析 175.8射流混藥裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)確定 176動(dòng)力源的選擇 187變量混藥噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 187.1混藥的原理 187.2噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 197.2.1噴頭進(jìn)水口直徑D 197.2.1噴頭噴嘴直徑d 197.2.3噴頭噴嘴仰角α 197.2.4噴頭壓力P 207.2.5噴頭有效射程R 207.2.6噴頭灌溉強(qiáng)度ρ 207.2.7噴頭基本外形結(jié)構(gòu) 208結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 22致謝 23附錄 23在線混藥變量噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注飲食的健康和環(huán)境保護(hù)，許多機(jī)構(gòu)已開(kāi)始努力控制由農(nóng)藥殘留過(guò)多和環(huán)境污染引起的問(wèn)題。中國(guó)是農(nóng)藥使用大國(guó)。每年使用近100萬(wàn)噸農(nóng)藥，但平均使用效率不到40％。過(guò)量的農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致大量殘留物和污染。這不僅浪費(fèi)大量農(nóng)藥，而且嚴(yán)重影響人體健康和環(huán)境保護(hù)。因此，可變噴涂技術(shù)作為一種新的按需噴涂技術(shù)已受到農(nóng)業(yè)工作者和環(huán)境保護(hù)部門的重視。可變噴涂技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械根據(jù)土壤，氣候，農(nóng)作物生長(zhǎng)和其他工作因素自動(dòng)調(diào)整輸入物料速率的技術(shù)。它源于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的思想，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中非常重要的研究?jī)?nèi)容。目前，它廣泛用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如播種，耕作，施肥，除草，昆蟲(chóng)防治，灌溉等。隨著GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展，可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并將其應(yīng)用于農(nóng)田中自動(dòng)噴涂機(jī)的實(shí)時(shí)定位，然后進(jìn)行預(yù)噴涂方案和位置的定位。結(jié)合噴涂機(jī)信息，可以更容易地實(shí)時(shí)控制噴涂機(jī)，從而獲得最佳噴涂溶液。關(guān)鍵詞：變量噴藥噴藥機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械A(chǔ)bstract：Withthedevelopmentofeconomy,peoplepaymoreandmoreattentiontothehealthofDietandenvironmentalprotection,manyagencieshavebeguntocontroltheproblemscausedbyexcessivepesticideresidueandenvironmentalpollution.Chinaisabigcountryinusingpesticide.Nearly1milliontonsofpesticidesareusedeachyear,buttheaverageefficiencyislessthan40percent.Excessivepesticidecanleadtoalotofresiduesandpollution.Thisnotonlywastesalargenumberofpesticides,butalsoseriouslyaffectshumanhealthandenvironmentalprotection.Therefore,asanewon-demandsprayingtechnology,variablesprayingtechnologyhasbeenpaidattentiontobyagriculturalworkersandenvironmentalprotectiondepartments.Agriculturalmachineryisatechnologythatautomaticallyadjuststherateofincomingmaterialaccordingtosoil,climate,cropgrowth,andotherfactorsatwork.Itoriginatesfromtheideaofprecisionagricultureandisaveryimportantresearchcontentinprecisionagriculture.Atpresent,itiswidelyusedinagriculturalfields,suchassowing,cultivation,fertilization,weeding,insectcontrol,irrigationandsoon.WiththedevelopmentofGPSGlobalPositioningSystem,itcanbemoreaccuratereal-timepositioning,anditsapplicationinthefieldofautomaticsprayingmachinereal-timepositioning,andthenpre-sprayingschemeandlocation.Combinedwiththeinformationofsprayingmachine,itiseasiertocontrolthesprayingmachineinrealtime,thusobtainingthebestsprayingsolution.Keywords:VariablemixtureMixingmachineagriculturalmachinery1前言隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注飲食的健康和環(huán)境保護(hù)，許多機(jī)構(gòu)已開(kāi)始努力控制由農(nóng)藥殘留過(guò)多和環(huán)境污染引起的問(wèn)題。中國(guó)是農(nóng)藥使用大國(guó)。每年使用近100萬(wàn)噸農(nóng)藥，但平均使用效率不到40％。過(guò)量的農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致大量殘留物和污染。這不僅浪費(fèi)大量農(nóng)藥，而且嚴(yán)重影響人體健康和環(huán)境保護(hù)。因此，可變噴涂技術(shù)作為一種新的按需噴涂技術(shù)已受到農(nóng)業(yè)工作者和環(huán)境保護(hù)部門的重視。可變噴灑技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械根據(jù)工作中的土壤，氣候，作物生長(zhǎng)和其他因素自動(dòng)調(diào)整投入物料比例的技術(shù)，它源于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的理念，即對(duì)植物進(jìn)行噴灑中國(guó)大部分地區(qū)的防護(hù)機(jī)械。在藥物操作-預(yù)混合藥物混合方法中仍使用傳統(tǒng)藥物混合方法?；旌纤巹r(shí)，操作人員必須先按一定比例將農(nóng)藥和水倒入藥箱，再攪拌使農(nóng)藥和水充分混合后進(jìn)行噴霧。由于存在許多缺點(diǎn)，預(yù)混合藥物混合方法不能滿足農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。在線藥物混合方法將藥物箱和水箱分開(kāi)。噴霧器管道系統(tǒng)的內(nèi)部水流或噴霧器管道的外部能量用于完成農(nóng)藥和水的在線混合，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)化，專業(yè)化和精確使用，同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)和操作人員安全。核心，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，在線藥物混合方法的研究是安全，可靠，有效地使用農(nóng)用藥物和消除環(huán)境污染中農(nóng)藥殘留的重要措施。在線醫(yī)學(xué)混合技術(shù)的研究和改進(jìn)對(duì)農(nóng)業(yè)植物保護(hù)機(jī)械和設(shè)施的升級(jí)具有重要意義。2國(guó)外在線混藥的研究現(xiàn)狀早在上世紀(jì)70年代，Amsden通過(guò)自己的研究第一次提出了農(nóng)藥的在線混合技術(shù)，第一次在世界范圍內(nèi)提出在線混藥的這個(gè)概念。2．1農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)的研究一些環(huán)保機(jī)械西方發(fā)達(dá)國(guó)家，大主力噴霧器，大部分動(dòng)力外加直噴系統(tǒng)中用于完成在線農(nóng)藥混用，這樣的藥物與農(nóng)藥噴霧器完整的管道系統(tǒng)外部能源混合精確和藥物計(jì)量，管道中的水混合。在1991年，壓縮空氣式農(nóng)藥可以直接經(jīng)濟(jì)注入信息系統(tǒng)在Ghate和Phatak的研究背景之下學(xué)生形成，如圖1。該裝置由水箱，試劑盒，兩個(gè)可變區(qū)流量計(jì)和壓縮空氣罐組成。當(dāng)噴霧在作業(yè)時(shí)，操作者必須要根據(jù)機(jī)械技術(shù)設(shè)備的行駛過(guò)程中速度對(duì)藥箱以及水箱內(nèi)的空氣的壓力問(wèn)題進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，在箱內(nèi)壓縮中國(guó)空氣的作用下，水和藥液從箱中流出，水和農(nóng)藥的流量用變面積流量計(jì)來(lái)測(cè)量，直到可以滿足不同濃度達(dá)到要求時(shí)再停止使用調(diào)壓，這樣就實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥和水在線混合。1980年左右，美國(guó)成功制造出的Mid—WestTechnologyCCI--2000型可控容積泵直接注入系統(tǒng)具備自己的藥箱也具有自己的水箱，該裝置的泵可由藥箱內(nèi)的農(nóng)藥按固定的容積抽取進(jìn)入主水管道然后在進(jìn)入水箱，與水混合；農(nóng)藥由噴霧泵進(jìn)入噴霧的主要管道，所施藥量可以被設(shè)施的速度自動(dòng)調(diào)節(jié)，止回閥的作用是確保農(nóng)藥不進(jìn)入水箱，然后農(nóng)藥通過(guò)所流過(guò)的容積控制技術(shù)與水直接注入技術(shù)相結(jié)合，Koo等人發(fā)明出跟隨噴霧機(jī)前進(jìn)速度的大小進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控然后進(jìn)行控制農(nóng)藥和水流過(guò)的量的農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)，在一定程度上保證了混藥濃度的恒定以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面積上所用藥的穩(wěn)定值。2．2其他在線混藥裝置的研究Reichard在在線混藥噴霧機(jī)的研究中心取得了勝利，同時(shí)期Ladd成功研制出來(lái)了在線混藥功能的噴霧機(jī)。但是兩個(gè)人存在一些弊端，那就是農(nóng)藥和水的混合比例的穩(wěn)定值只能通過(guò)計(jì)量泵的控制才能得到，它不能隨著的速度的波動(dòng)從而被調(diào)節(jié)。后來(lái)，以AlbertRenken為核心的研究小組通過(guò)對(duì)非動(dòng)態(tài)混藥功能的裝置的研究之后，最終發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的原因所在，是由于混合單元所處空間的位置的循環(huán)性變化導(dǎo)致混藥裝置之中流體的流動(dòng)可循環(huán)變化，這樣才能更有效的進(jìn)行非有序的混合。RuiRuivo得到了藥液質(zhì)量的傳遞效率和無(wú)量綱參數(shù)的線性關(guān)系式，他的方法是通過(guò)比對(duì)不同裝置在高壓之中流體特性的變化，最終證實(shí)了非動(dòng)態(tài)混藥裝置一定程度上提高了傳送混合介質(zhì)的性能的本領(lǐng)。又在Hirschberg等的改進(jìn)了非動(dòng)態(tài)混藥器，這個(gè)裝置可以使得流體在混藥裝置中工作時(shí)由于損失得內(nèi)能而引起的壓力減少了一般，并利用剛剛成熟的CFD分析的方法改進(jìn)了混藥裝置的壓力場(chǎng)，還改進(jìn)了裝置的停留時(shí)間的分布也改進(jìn)了混合效果等信息。他們這些科學(xué)果實(shí)也給予我們后人在研究在線混藥裝置的理論依據(jù)。3國(guó)內(nèi)在線混藥的研究現(xiàn)狀3．1在線混藥理論及控制系統(tǒng)的研究在線藥物混合裝置是在線藥物混合的核心組成部分，因此藥物混合裝置的性能直接影響藥物混合的效果。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究表明，藥物混合裝置的結(jié)構(gòu)分為螺旋藥物混合器和噴射藥物混合器。1989年，萬(wàn)佩森對(duì)射流混合裝置進(jìn)行了最早的實(shí)驗(yàn)研究。討論了射流混合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)，工作流體流量和真空度之間的關(guān)系。但是，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力損失大，用量大，因此，不能使用。他也沒(méi)有給出如何改善噴射混合裝置的混合性能的方法。圖1.8射流混藥裝置試驗(yàn)裝置布置圖2001年，何培杰等人對(duì)射流混合裝置進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。射流混合裝置的研究：選擇射流噴嘴直徑和噴嘴管距的參數(shù)來(lái)確定壓力比和流量比。研究了混合管中的流場(chǎng)分布，揭示了射流混合裝置的混合機(jī)理。它為射流混合裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)，并且未提供影響射流混合裝置性能的規(guī)則。2008年，李養(yǎng)林等人對(duì)兩級(jí)射流混合裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并給出了兩級(jí)射流壓力損失和混合比對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響。2009年，徐有林等人設(shè)計(jì)了四種結(jié)構(gòu)不同的射流混合裝置，并對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，比較了四種噴射混合裝置混合性能的優(yōu)缺點(diǎn)。2010年，邱百晶等人用CFD方法研究了噴嘴管距離，面積比和吸氣口角度結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)藥物混合性能的影響：通過(guò)模擬計(jì)算獲得了三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，以影響藥物混合性能。藥物混合裝置。然而，對(duì)射流混合裝置混合性能的研究并未與實(shí)際的噴霧系統(tǒng)結(jié)合，他的測(cè)試結(jié)果還需要進(jìn)一步驗(yàn)證是否可以使用實(shí)際的噴霧系統(tǒng)。4混藥濃度檢測(cè)方面的研究4.1混藥濃度在線檢測(cè)的基本原理根據(jù)蘭伯特定律，設(shè)計(jì)了一種混合藥物濃度在線檢測(cè)裝置。當(dāng)光穿過(guò)光吸收物質(zhì)時(shí)，其吸收率A與光吸收物質(zhì)的濃度c和光吸收物質(zhì)的厚度d成正比式中：A——吸光度；Io-人射光強(qiáng)度；I—透射光強(qiáng)度；a—比例常數(shù),d——液層厚度：c—溶液濃度。式1可以寫(xiě)為：InIo-InI=adc當(dāng)檢測(cè)液層的厚度與人的光的強(qiáng)度恒定時(shí)，即，In1和d恒定時(shí)，c與透射光曲率具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。4.2在線混藥濃度檢測(cè)在我國(guó)在線藥物混合器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中，在線藥物混合器和藥物濃度檢測(cè)方法還不完善，沒(méi)有完善的國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在線藥物混合裝置的混合效果的檢測(cè)要求檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法能夠檢測(cè)藥物混合濃度的變化和波動(dòng)。2007年，Hloben開(kāi)發(fā)了一種體積平均信號(hào)處理方法，該方法使光纖光度傳感器能夠檢測(cè)在線藥物混合過(guò)程中平均濃度的變化。2009年，Vondricka等人改進(jìn)了Hloben的傳感器結(jié)構(gòu)，將傳感器嵌入在線藥物混合設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，提高了靈敏度和穩(wěn)定性，并檢測(cè)了混合藥物平均濃度的變化。2011年，D。M.Koller等人。使用近紅外光譜儀檢測(cè)混合液的混合過(guò)程，并測(cè)量混合液的體積濃度。2003年，何培杰等人測(cè)試了藥物混合裝置的工作性能，并測(cè)試了水流量和液體藥物流量來(lái)計(jì)算藥物混合濃度[]。2009年，劉志壯等人控制水流量，并使用自己設(shè)計(jì)的差壓液體流量計(jì)精確控制用藥量，實(shí)現(xiàn)了在線控制藥物濃度。2008年，郭玉波用熒光示蹤劑代替了農(nóng)藥，通過(guò)測(cè)量從噴嘴噴出的液體的濃度來(lái)檢測(cè)混合藥物的效果。2009年，郭景坤等人使用指標(biāo)和圖像處理方法來(lái)檢測(cè)藥水與水的混合過(guò)程。2010年，邱百晶等。通過(guò)引入分離度評(píng)估混合均勻性，模擬了射流混合裝置混合濃度場(chǎng)的計(jì)算等采用熒光示蹤劑代替農(nóng)藥，通過(guò)測(cè)量噴頭噴出藥液濃度對(duì)混藥效果進(jìn)行檢測(cè)。2009年，郭敬坤等采用指示劑和圖像處理方法，檢測(cè)藥液和水的混合過(guò)程。2010年邱白晶等通過(guò)引入離析度評(píng)價(jià)混藥均勻性對(duì)射流混藥裝置混藥濃度場(chǎng)進(jìn)仿真計(jì)算。國(guó)內(nèi)研究一直沿用圖像處理和熒光指示劑在線測(cè)量混合藥物濃度的方法?；痉椒](méi)有新的創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)一些研究人員還使用藥物和水的體積控制測(cè)量來(lái)計(jì)算混合藥物濃度的方法。使用藥物溶液添加指示劑，以通過(guò)監(jiān)測(cè)混合液體指示劑的濃度方法來(lái)檢測(cè)混合藥物的濃度。盡管在線混合藥物濃度測(cè)量取得了一些進(jìn)展，但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備還有很大的發(fā)展空間。5射流混藥數(shù)值仿真5.1射流混藥裝置及參數(shù)噴射藥物混合裝置的結(jié)構(gòu)主要由噴射噴嘴1，藥物吸入口2，藥物吸入室3，藥物混合管4和擴(kuò)散管5組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。圖2.1射流混藥器結(jié)構(gòu)示意圖射流嘴2.吸藥管3.吸藥室4.混藥管5.擴(kuò)散管射流混合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)分為固定參數(shù)和可變參數(shù)。固定參數(shù)是在優(yōu)化設(shè)計(jì)中保持不變的參數(shù)?？勺儏?shù)是指模擬設(shè)計(jì)中參數(shù)值的變化，以探索其射流混合裝置的最佳選擇參數(shù)受流動(dòng)狀態(tài)的影響。下表示出了噴射混合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體分類。固定參數(shù)：噴嘴的收斂角為160°，噴嘴管的距離為4.5mm，混合管的長(zhǎng)度￡為36.0mm，擴(kuò)散管的擴(kuò)散角為90°，擴(kuò)散管的長(zhǎng)度為35.0mm。固定參數(shù)的值基于對(duì)噴射混合裝置和噴射泵進(jìn)行研究的現(xiàn)有文獻(xiàn)的值。在研究射流混合裝置時(shí)，經(jīng)常引入面積比，即混合管的截面積與噴嘴出口面積的比值，參見(jiàn)公式2-1。由于面積比m是兩個(gè)可變參數(shù)的比值，因此一起研究噴嘴的直徑d，混合管的直徑D和面積比m式中Ao，Ad，——混合管截面積和射流嘴出口截面積，mmd——混合管直徑和射流嘴出口直徑，mmm表示的是混合管截面積與射流嘴出口截面積之比5.2射流混藥裝置工作狀態(tài)射流混合裝置的工作狀態(tài)：射流混合裝置有兩種工作狀態(tài)：吸入和回流。藥物吸入狀態(tài)是指由液體泵提供的主要流體水從噴射混合器的入口A流入噴嘴，并且在噴嘴的作用下形成了高速流體?；亓鳡顟B(tài)是指主流體水通過(guò)噴嘴流入藥物混合器，分別從擴(kuò)散管的進(jìn)口B和出口C流出，藥液不能被吸入流動(dòng)的藥物混合器中。5.3射流混藥裝置工作參數(shù)在工程中，流量比g和壓力比h，流量比和效率之間的關(guān)系用于評(píng)估噴射泵的流量性能。壓力比h是噴射混合裝置對(duì)系統(tǒng)的壓降，并且當(dāng)壓力比h增加時(shí)，噴射混合裝置的工作效率相應(yīng)地增加。因此，它被用作評(píng)估射流混合裝置性能的主要指標(biāo)。壓力比h是反圖流混合裝置的壓力損失的無(wú)量綱參數(shù)。壓力比越大，射流混合裝置的壓力損失越小。式中P——壓力，Mpa下標(biāo)a，b和c——水進(jìn)口，農(nóng)藥進(jìn)口和混合液出口本主題研究在線藥物混合的完成。農(nóng)藥和水的混合相對(duì)較小。實(shí)際上，農(nóng)藥和水的混合相對(duì)較小。因此，流量比g不用作噴射混合裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，而僅用作參考指標(biāo)。流量比q表示農(nóng)藥的體積流量與水的體積流量之比，定義如下：式中Q——體積流量，m3／sa和b——水進(jìn)口和農(nóng)藥進(jìn)口結(jié)合射流混合裝置的評(píng)估指標(biāo)壓力比h，引入工作效率來(lái)評(píng)估射流混合裝置的工作效率。工作效率是射流混合裝置的出口壓力P。保持不變，并使射流混合裝置在抽吸狀態(tài)下工作，入口壓力Pa越小，射流混合裝置的工作效率越好，射流混合裝置的能量損失越小。在本文中，p是根據(jù)噴涂系統(tǒng)的共同壓力確定的。為0.30Mpa，評(píng)價(jià)了射流混合裝置的工作效率。5.4射流混藥裝置數(shù)值模擬方案5.4.1仿真數(shù)學(xué)模型流體流動(dòng)受物理定律支配?；镜氖睾愣砂ǎ嘿|(zhì)量守恒，動(dòng)量守恒和能量守恒。本章研究的射流混合裝置中的流體是單相流，因此有必要求解質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程。其中，動(dòng)量守恒方程也稱為Navier-Stokes方程：在工程應(yīng)用中，通常使用雷諾時(shí)間平均法求解Navier-Stokes方程。該方法是對(duì)時(shí)間上的非穩(wěn)態(tài)控制方法求平均，以時(shí)間平均的形式獲得NavierStokes方程。通常采用兩方程式標(biāo)準(zhǔn)k-s湍流模型。該模型由Launder和Spalding提出。仿真數(shù)學(xué)模型使用標(biāo)準(zhǔn)k-s湍流模型進(jìn)行仿真計(jì)算。5.4.2仿真計(jì)算邊界條件值確定射流混合裝置的出口連接到噴霧系統(tǒng)，出口應(yīng)保持一定的出口壓力，該壓力取決于動(dòng)臂噴霧器的普通噴霧頭的噴射壓力。噴霧器通常使用的噴嘴的噴霧壓力范圍是0.2和0.5MPa。在模擬計(jì)算期間，出口處的邊界壓力設(shè)置為0.30MPa。射流混合裝置不提供用于自動(dòng)抽吸的附加動(dòng)力，藥箱連接到大氣，藥液的入口壓力為大氣壓。由于模擬中的工作環(huán)境壓力為大氣壓，因此，在設(shè)定藥液入口的邊界條件時(shí)，將壓力設(shè)定為0。5.5射流嘴出口直徑數(shù)值仿真噴嘴是噴射混合裝置的重要組成部分。其出口直徑是影響射流混合裝置性能的重要參數(shù)。噴嘴的出口直徑應(yīng)根據(jù)噴霧系統(tǒng)的噴霧量進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，噴嘴的出口直徑與噴霧系統(tǒng)的噴霧量之間沒(méi)有設(shè)計(jì)關(guān)系，因此通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)選擇噴嘴出口的初始直徑。噴射混合裝置應(yīng)用于噴涂系統(tǒng)，邊界條件設(shè)置和結(jié)果判斷如第2.2節(jié)所述。噴霧系統(tǒng)的總噴霧量是根據(jù)噴霧桿噴霧器的噴霧系統(tǒng)的普通噴嘴預(yù)測(cè)的，并且噴嘴出口的直徑值預(yù)設(shè)為d=2mm，3mm和4mm。噴射混合裝置的混合管的直徑D和噴射噴嘴的出口直徑d構(gòu)成參數(shù)面積比m。面積比是影響射流混合裝置混合性能的重要因素，因此面積比范圍預(yù)設(shè)為m=（1.44，4.0），描述了射流混合裝置參數(shù)的預(yù)選值在表2.2中。面積比為影響射流混藥裝置混藥性能的重要因素，因此對(duì)面積比值范圍預(yù)設(shè)為m=(1．44，4．0)，射流混藥裝置參數(shù)預(yù)選值如表2．2所述。通過(guò)仿真計(jì)算得到不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的射流混藥裝置在吸藥狀態(tài)下工作參數(shù)。工作參數(shù)具體數(shù)據(jù)如表2．3所示。結(jié)果表明，噴嘴的出口直徑d沒(méi)有變化，并且入口壓力P隨著面積比m的增加而增加。并且出口流量Q也相應(yīng)地增加。當(dāng)噴嘴的VI的直徑d＝2mm并且面積比m＝1.44時(shí)，入口壓力實(shí)際上為P.1.18MPa，這是由于面積比太小導(dǎo)致的噴射混合裝置的壓力損失。因此，如果面積太大或太小，則通過(guò)上述仿真分析噴嘴出口直徑和混合管直徑對(duì)噴射混合裝置的流動(dòng)性能的影響?；旌瞎苤睆降念A(yù)選值是根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果和初步試驗(yàn)確定的，具體值見(jiàn)表2.4。通過(guò)組合不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以獲得具有不同參數(shù)的多種噴射混合裝置，以實(shí)現(xiàn)噴射混合裝置的更廣泛的測(cè)量范圍。5.5.1噴嘴出口直徑和混藥管直徑選擇通過(guò)以上對(duì)噴嘴出口直徑和混合管直徑對(duì)射流混合裝置流動(dòng)性能影響的模擬分析，根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果和初步試驗(yàn)確定了混合管直徑的預(yù)選值。具體值見(jiàn)表2.4。通過(guò)組合不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以獲得具有不同參數(shù)的多種噴射混合裝置，以實(shí)現(xiàn)噴射混合裝置的更廣泛的測(cè)量范圍。5.6混藥管入口角仿真結(jié)果及分析表2.5示出了噴射混合裝置的混合管的入口角的模擬數(shù)據(jù)。從表2.5可以得出，出口壓力是固定的，入口壓力值的最小錐角為60°。藥物混合裝置。通過(guò)對(duì)模擬數(shù)據(jù)的分析，可以得出結(jié)論，錐角為60°，而其他結(jié)構(gòu)參數(shù)不變。射流混合裝置在吸入狀態(tài)下工作是有益的。噴射藥物混合裝置的藥物混合管的入口的錐角預(yù)先選擇為60°。5.7吸藥室的仿真結(jié)果及分析在實(shí)際應(yīng)用中，射流混合裝置的吸入量很小，因此有必要控制射流噴嘴的高速流體的吸入能力。減小吸藥腔體積的設(shè)計(jì)是否有利于射流混合裝置的工作吸藥狀態(tài)。通過(guò)在射流混合裝置的物理模型中改變吸藥室的形狀，改變了容積，并比較和分析了圓柱形和圓柱形吸入室對(duì)射流混合裝置工作狀態(tài)的影響。為了減少其他參數(shù)對(duì)射流混合裝置工作狀態(tài)的影響，固定射流混合裝置的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，僅改變射流混合裝置的吸入室的形狀進(jìn)行比較分析?？紤]到噴嘴的結(jié)構(gòu)和易于制造，將吸入室的錐形錐角預(yù)先選擇為10°。通過(guò)模擬計(jì)算，獲得了射流混合裝置的吸入室的形狀模擬數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見(jiàn)表2.6。5.8射流混藥裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)確定基于以上模擬結(jié)果，選擇射流混合裝置的參數(shù)。射流混合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)：混合管的入口角為60°，吸入室角為10°。對(duì)于固定參數(shù)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)將保持不變。射流混合裝置的可變參數(shù)僅僅是射流噴嘴的出口直徑和混合管直徑。6動(dòng)力源的選擇動(dòng)力由柴油機(jī)（13KW）輸出，動(dòng)力系統(tǒng)還包括6KW的噴霧泵，柴油機(jī)通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)變速箱，另一條皮帶驅(qū)動(dòng)高速軸，且高速軸與低速軸用皮帶相連接，低速軸通過(guò)皮帶帶動(dòng)以驅(qū)動(dòng)液壓泵完成動(dòng)力傳輸，液壓泵連接藥箱，藥箱布置在機(jī)器前方，以保持前后左右平衡，藥液通過(guò)液壓泵分別連接遠(yuǎn)程水管和噴桿。7變量混藥噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1混藥的原理我所設(shè)計(jì)的混藥裝置原理如圖所示，將農(nóng)藥與水按一定比例自動(dòng)均勻混合。它由襯套、射流體、射嘴、T型接頭和吸藥濾網(wǎng)等組成。兩端的孔徑不同，選不同的孔，可改變吸取母液的量，從而改變噴出藥液的濃度。7.2噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.2.1噴頭進(jìn)水口直徑D由前面的仿真計(jì)算可得，初選噴頭直徑D＝2mm7.2.1噴頭噴嘴直徑d噴嘴直徑是噴頭出水口處最小截面的直徑，噴嘴直徑的可由計(jì)算公式得出其中流量系數(shù)μ等于0.85~0.95，取μ＝0.9H＝1.2mQ等于0.006帶入公式可得7.2.3噴頭噴嘴仰角α據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得，當(dāng)噴嘴仰角為32°時(shí)噴霧效果最遠(yuǎn)，取噴頭噴嘴仰角α＝30°7.2.4噴頭壓力P噴頭的工作壓力要求一般為取7.2.5噴頭有效射程R噴頭的有效射程即為噴頭理論上能噴射的最遠(yuǎn)距離根據(jù)公式其中假設(shè)在無(wú)風(fēng)的穩(wěn)定理想環(huán)境中工作，帶入數(shù)據(jù)可得：7.2.6噴頭灌溉強(qiáng)度ρ灌溉強(qiáng)度ρ可由計(jì)算公式得出其中Q＝0.006R＝0.025m帶入數(shù)據(jù)可得：7.2.7噴頭基本外形結(jié)構(gòu)我選擇設(shè)計(jì)的噴頭是離心式噴頭，因?yàn)殡x心式噴頭的霧化效果好，更能適合當(dāng)代噴霧作業(yè)環(huán)境，它的主體是一個(gè)離心室，水流從切線方向進(jìn)入離心室，繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)處于離心室中心的噴嘴射出的水膜同時(shí)具有離心速度和圓周速度，在空氣阻力作用下散成水滴落在噴頭四周。該種噴頭的優(yōu)點(diǎn)是工作壓力低、霧化程度高，不易堵塞。噴頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示噴頭流量可由公式得出其中：是噴頭的結(jié)構(gòu)特性參數(shù)a與A有關(guān)，取a＝0.75噴頭噴灑角度可以由下面公式得出根據(jù)仿真模擬得到噴灑角度取60°根據(jù)流量公式帶入數(shù)據(jù)得到A＝4，則：帶入數(shù)據(jù)得到：根據(jù)上文得到：其中已經(jīng)得知帶入數(shù)據(jù)得到：8結(jié)論國(guó)內(nèi)在在線混藥領(lǐng)域雖然已經(jīng)取得了一些不錯(cuò)的研究成果，但相較于國(guó)外的研究水平還存在諸多不足，我們?cè)诰€混藥的研究還有很長(zhǎng)的路要走，我國(guó)變量噴藥的技術(shù)也已經(jīng)在慢慢跟上世界的步伐，雖然現(xiàn)階段想要快速普及變量噴藥技術(shù)仍存在著一定的困難，但是隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,變量噴藥技術(shù)一定會(huì)廣泛的普及和應(yīng)用起來(lái)。參考文獻(xiàn)AmedemRC.Themeteringanddispensingofgranulesandliquidconcentrations.BritishCropProtectionCouncil[J].Monograph,1970(2);324-129GhateSR,PhatakSC.Acompressairdirectinjectionpesticidesprayer[J].Appliedengineering