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。     

进风口高度与导流板角度对猪舍空气龄和CO2分布的影响

为了研究进风口形式对猪舍空气龄和CO2分布的影响，利用计算流体力学（CFD）技术对某实验猪舍的风速、空气龄、CO2浓度以及生猪的对流换热量进行了模拟研究。原猪舍模型（方案A）进风口导流板角度为50°，进风口高度为1.8m。本研究设计了6种通风方案与原猪舍模型进行比较，方案B：进风口导流板角度为90°，进风口高度为1.8m；方案C：进风口导流板角度为120°，进风口高度为1.8m；方案D：进风口导流板角度为150°，进风口高度为1.8m；方案E：进风口导流板角度为50°，进风口高度为1.6m；方案F：进风口导流板角度为50°，进风口高度为1.4m；方案G：进风口导流板角度为50°，进风口高度为1.2m。研究结果表明：风速模拟值与测量值的决定系数R2为0.9162，平均相对误差为26.7%，所构建的模型可以准确地预测猪舍内风速形态。通过比较各通风模拟方案发现：进风口高度和导流板角度会影响猪舍内空气龄和CO2的分布，其中方案C与方案F可显著降低舍内生猪活动区域平均空气龄以及平均CO2浓度，并具备较好的猪舍保温效果。研究同时发现，生猪生活区域的CO2浓度会受到生活区域的平均空气龄和整舍空气龄分布均匀性的影响。     

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%。     

太阳能干燥室内部气流场分布CFD数值模拟

为研究太阳能干燥室内气流场分布和构建气流运动模型,基于计算流体动力学(CFD)技术,运用标准k-ε模型对给定的不同气流速度对干燥室内气流分布的影响进行数值模拟.结果表明,与气流速度2 m/s和10 m/s相比,气流速度为6 m/s时干燥室内的速度分布满足要求,且气流分布更为均匀.     

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。     

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。     

悬挂式常温烟雾机气流场与雾滴沉积三维模拟与试验

基于CFD三维模拟技术,建立了常温烟雾机在密闭温室内作业的气流速度场模型及雾滴沉积分布模型,分析了常温烟雾机的气流速度场及雾滴沉积分布特性,并进行试验验证。模拟结果表明,常温烟雾机有效风送距离与风送速度呈正比,在喷雾高度为1.5 m时常温烟雾机风送距离最短;风送速度为5 m/s和25 m/s时雾滴质量流率较大,风送速度为20 m/s以上、喷雾高度在2.0 m以上时,雾滴沉积均匀性较好。模拟与试验结果对比说明,在风机作用区域内,所建立气流速度场数值模型模拟相对误差为10%~35%,雾滴沉积分布模型模拟相对误差为15%~35%,可较准确预测常温烟雾机气流速度场与雾滴沉积分布。     

喷雾机风幕系统雾滴飘移分析及结构优化

目前，高地隙喷雾机被广泛应用在大田作业中，在喷杆上方加装风幕系统可有效降低农药雾滴的飘失率，从而提高农药的利用率。为此，基于CFD软件，采用离散相模型对雾滴在不同水平风速(0、1、2、3m/s),不同喷头上游压力(0.3、0.7、1MPa)、不同喷施高度(0.5、1、1.5、2m)下的雾滴飘失进行了数值模拟研究。仿真结果表明：雾滴沉积分布在无任何因素干扰下呈圆环分布，当高度为0.5m时，即使水平风速为2m/s,雾滴飘失效果也较不明显，随着水平风速和喷施高度的增加，雾滴飘失逐渐增加；当喷头高度为2m、自然风速为3m/s时，一部分雾滴已飘离计算区域，增大喷头压力则能有效降低雾滴飘移，原因是喷头压力能够给雾滴较大的初速度，协迫雾滴向下运动，以补偿水平风速带来的飘失。通过加装导流板优化风幕结构，采用ANSA软件对风幕结构进行前处理、Fluent计算及后处理，结果表明：出口气流流速横向分布较为均匀，加装导流板的方案可行。实际作业中，应当根据实际情况合理选择喷施高度、压力，并应考虑风幕辅助气流细化雾滴和雾滴触叶反弹，可能对不同农作物防治效果造成的影响。     

网棚养殖蝗虫吸捕机设

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题，设计了旋风分离式蝗虫吸捕机。使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟。样机试验表明：当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14m/s、吸嘴距地高度为40mm、机器前进速度为0.4m/s时，可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率。实际作业时可根据蝗虫分布密度，灵活调节吸口风速和机器前进速度，以提高吸捕效率、降低能耗。     

稻米清选的数值模拟研究与试验

采用"多球丛聚法"对稻米、稻秆、碎稻秆三种颗粒进行建模,并利用DEM-CFD耦合方法对不同气流速度、不同气流倾角时稻米清选的过程进行数值模拟,对不同参数下稻米的含杂率和夹带损失率进行对比,分析改变气流速度与倾角对气流速度分布及稻米平均含杂率、夹带损失率的影响规律,设计稻米清选的试验装置并进行了试验。结果表明:当气流速度设置为5 m/s时,稻米的平均含杂率为10.575%,夹带损失率为0.066%,将气流速度增大至9 m/s时,稻米的平均含杂率降低至0.307%,而夹带损失率上升至1.275%;气流速度为9 m/s,气流倾角倾斜10°条件下,稻米的平均含杂率相比气流倾角为0°条件下降低0.025%,而夹带损失率上升0.308%。通过对比发现试验结果模拟与仿真结果基本一致,表明利用DEM-CFD耦合方法对稻米清选过程的模拟是可靠的。     

固定床烘干设备匀风系统结构优化与验证

针对花生荚果固定床干燥设备风道内流场分布不均匀的问题,提出了一种基于流体力学的结构优化方案。通过在烘干箱风道内加装一定数量的匀风挡板,可有效提高风道内风量分布的均匀程度。依据烘干现场的机型,构建三维几何模型,测得箱内27个测点的模拟值与实际测量值均方根误差为0.163m/s,最大绝对误差为0. 46 m/s,验证了分析模型的准确性。根据不同的优化方案模拟了27种改造后的烘干箱内流场分布情况,得出最优组合方案:在6m长的烘干箱内加装6块长度为1m、板间距1m,将风道均匀划分的匀风挡板,对比改造前后的气流不均匀系数降低了49.44%。该试验结果可为固定床烘干设备风道均匀性的研究及优化提供参考。     

5XZ-10比重式种子分选机中离心风机流场的研究

利用空气动力学原理进行种子分选,空气流场的分布至关重要。针对农业机械装置中气流均匀性问题,本文主要以5XZ-10比重式分选机中离心风机为原型,利用Solidworks软件建立离心风机几何模型,运用Fluent软件对离心风机内部流场及出口流场进行数值模拟计算。通过仿真试验得到离心风机流场分布,对风机出口速度分布云图及矢量图结果进行分析,发现风机内部流场受到机械结构的干扰,气流在风机出口界面分布较不均匀,提出了离心风机流场优化的措施,包括双叶轮双入口单出口离心风机入口增设集流器、对固定盘与叶轮的连接进行密封、风机出口采用钢板网对出口气流进行均匀性改善。在距离风机出口上方130mm处安装钢板网,增设钢板网后风机出口气流均匀性指数由0.88提升至0.90,提升率为2.27%,解决了风机提供的气流流经5XZ-10比重式分选机筛面时的均匀性问题。     

多层盘式秧盘热风辅助微波干燥机优化设计与性能试验

针对现有水稻秸秆营养穴盘（简称秧盘）热风辅助微波干燥机静态干燥时存在气流场和电磁场分布不均匀、干燥效率低和干燥品质差等问题，设计了多层盘式热风辅助微波干燥机，并主要对干燥机的微波谐振腔和气流均布室进行了优化设计。利用ANSYS Electronics软件对微波谐振腔馈口不同排列方式进行仿真，根据电磁场强度均匀性及S参数的影响，确定馈口的排列方式及高度；利用ANSYS Fluent软件对气流均布室的导流腔高度、气流均布腔高度及导流体底边直径进行优化；以秧盘为试验材料对该机性能和加热均匀性进行试验验证。结果表明，优化后气流均布室出口处气体流速的均匀性指数与优化前相比提高21.26%；微波谐振腔三馈口V-L-L排列方式下电磁场强度均匀性最好且S参数最小；馈口高度为160mm时反射功率最低，比馈口高度为70mm时降低78.13%；相较于热风干燥和微波干燥，秧盘在热风辅助微波干燥方式下干燥速率分别提高291.31%和86.48%，且干燥均匀性更好。该研究可为热风辅助微波干燥机的结构优化提供参考。     

玉米干储一体仓气流场仿真分析与优化

为提高玉米干储一体仓中气流场均匀性,采用计算流体力学和正交试验相结合的方法对玉米干储一体仓内部气流场分布进行数值仿真和参数优化。通过单因素试验,研究水平进风管位置、竖向通风笼直径、单位通风量3个因素对玉米干储一体仓通风均匀性的影响规律,并通过系列数值仿真及正交试验对干储一体仓通风结构及参数进行优化设计。结果表明：干储一体仓内气流的平均速度,受不同水平进风管位置的影响不明显,随着竖向通风笼直径的增加呈逐渐降低趋势,而随着单位通风量的增加持续增长。速度不均匀系数随水平进风管位置从上到下变动、竖向通风笼直径增加和单位通风量增加分别呈现先减小后增大、先急剧后缓慢降低和整体增加的趋势。其中,竖向通风笼直径对干储一体仓内部流场均匀性的影响最为显著,其次是水平进风管位置和单位通风量。优化后的干储一体仓通风结构及参数的组合为水平进风管位置-0.34m、竖向通风笼直径400mm、单位通风量20m3/(h·t),此方案下干储一体仓内部流场速度不均匀系数综合加权评分值与初始方案相比提高了77.4%,表明了优化方案的可行性。     

热风式枸杞烘干机烘干室结构优化及流场分析

热风式枸杞烘干机有较高的性价比,市场上常用其进行枸杞鲜果的烘干,常见的热风式枸杞烘干机按烘干室结构不同可分为箱式及带式枸杞烘干机。为此,针对箱式枸杞烘干机工作过程中由于流场分布不均匀导致枸杞干果品质参次不齐及枸杞由于其含糖份较高在烘干过程中出现粘黏的问题,在带式连续烘干机的基础上,对带式枸杞烘干机烘干室结构进行优化设计。同时,采用CFD软件FLUENT对两种烘干室内的气流分布状况进行模拟分析及对比,仿真结果表明:带式枸杞烘干机烘干室内流场分布较均匀,改进后的烘干室有效解决了枸杞烘干过程中出现的粘黏问题,保证了枸杞烘干品质,验证了模型的可行性。本研究为优化热风式枸杞烘干机烘干室的设计研究提供了理论依据。     

果园风送喷雾机出风口风场CFD建模与试验

塔式果园风送喷雾机是目前普遍使用的果园喷雾机,塔式结构易产生旋转和不规则的垂直气流,导致喷雾机出风口两侧风场分布不对称,且分布规律不易预测。为探究适用塔式果园风送喷雾机出风口风场建模方法,本研究基于喷雾机出风口风场计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）建模方法,提出了用户定义函数（User-Defined Function,UDF）分段式三维风速入口边界条件设置方法,并研究了湍流模型和计算域尺寸对喷雾机CFD风场模拟结果的影响特性。采用Fluent软件,建立了三种CFD模型：模型一以11个区域的平均风速作为边界条件;模型二采用UDF分段式三维风速入口作为边界条件;为进一步研究计算域尺寸对风场模拟的影响,建立了小计算域尺寸的模型三。三种模型均采用基于雷诺时均控制（Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS）方程的k-\epsilon湍流模型和k-\omega湍流模型进行风场计算。为了验证模型的可靠性,设计了空间风场立体测量系统,实现了精确快速空间风速测量。验证结果表明,Standard k-\epsilon、Realizable k-\epsilon、BSL k-\omega和SST k-\omega湍流模型较适合风场CFD建模,其中Standard\text{?}k-\epsilon湍流模型运算结果最优,模型决定系数R²为0.81。基于UDF分段式三维风速入口边界条件设置方法不仅提高了仿真结果的准确性（提高了5%）,而且降低了计算的复杂性。在其他参数设置相同的情况下,大尺寸计算域模型的性能略优于小尺寸计算域。实际建模过程中建议根据计算机计算能力、仿真的实际要求设置合适的计算域尺寸。本研究结果可为喷雾机出风口风场CFD建模方法提供参考。     

轴流式果园喷雾机风送系统优化设计与试验

针对传统风送式喷雾机风送距离短与药液浪费的问题,设计一种适用于传统果园喷雾机的轴流式风送系统。通过设置不同风筒导叶的安装角、数量、长度和锥形多出口装置的锥度、出口布局方式,进一步引导风送系统气流场,并建立相对应的气流场分布模型。通过对比选取风送系统的最佳优化设计方案,并开展了验证试验。试验结果表明,风筒导叶参数对出口风速影响的显著性由大到小为长度、安装角、数量,锥形多出口装置出口布局方式对出口风速的提升效果明显;当风筒导叶安装角为10°,数量为6,长度为20 cm,且锥形多出口装置锥度为2.25、出口布局为A型时,风送系统出口风速及均匀性达到最优,所建立的模型出口风速与试验值相对误差为4.66%和变异系数为3.63%,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,通过喷雾机外流场试验可得,射流边界范围随着出口直径和转速的增加而增大,风送距离也随之增大,当风送距离0～2 m,风速大于5 m/s,衰减幅度明显,当风送距离大于2 m时,气流衰减较为平缓,风速距离4 m处风速达到1.5 m/s左右。优化后轴流式果园喷雾机风送系统结构合理,气流均匀性、风速、边界和射程等方面均满足果园植保机械需求,研究...     

风压通风的单栋温室内部流场的ANSYS CFD模拟

利用ANSYSCFD软件模拟了单栋温室内风速为3m／s时的速度场，在此基础上比较了侧窗通风、侧窗加天窗组合通风等几种不同的通风方式下的温室内部流场变化。由理论推导和对模拟结果分析得出侧窗加天窗的通风布局的平均风速较高，因而通风率较高，对作物的损害较小。     

贯流泵扩管内流场的三维LDV测量

贯流泵扩管对贯流泵装置性能的改善有一定作用,采用三维多普勒激光测速仪(LDV)对贯流泵扩管内流场进行流动测量,获得了扩管内各速度分量的分布规律,周向速度从进口到出口逐渐减小,靠近轮毂处和轮缘处周向流速逐渐减小;轴向速度呈"U"形分布,靠近壁面流速很小,中间区域的流速比较大,随着扩管的扩散,轴向速度有减小的趋势;径向速度的分布情况也是中间速度比较大,靠近壁面处流速减小。同时将测量结果与CFD计算结果进行了比较。结果表明:计算值与试验值的流速分布趋势基本一致,两者的周向速度和轴向速度比较接近,但是径向速度由于其本身的流速较小,所以从相对值来说计算值和试验值偏差比较大。