大型稳态燃烧烟雾机燃烧模拟及尾气成分分析

为了提高大型稳态燃烧烟雾机的燃烧效果,减少CO、HC等有害气体产生,减少C颗粒的析出,提出了一种大型稳态燃烧烟雾机燃烧产物模拟的研究方法,用于大型稳态燃烧烟雾机的设计和改进。该方法将大型稳态燃烧烟雾机燃烧室简化为二维对称模型,采用Gambit软件建立几何形状及生成网格,用prePDF程序进行仿真计算,用FLUENT主程序湍流模型和非预混模型计算得出了燃烧产物的摩尔质量分数,用尾气检测仪对大型稳态燃烧烟雾机进行尾气化学成分测定试验研究,结果表明尾气成分HC、CO和NOX体积分数在燃烧室末端燃烧时受进气流量的影响均较大,但最终在排入大气前的喷管末端时各成分体积分数受进气流量的影响反而减小。这种数值模拟方法不仅可为燃料与空气配比及尾气生成提供分析方法,同时也为今后大型稳态燃烧烟雾机喷药口的热量混合及最佳雾粒的生成提供了基础。     

脉冲发动机喷管内气流压力波动速度研究

便携式烟雾机是利用脉动发动机产生的高温、高速燃气将农药雾化形成直径微小的颗粒，达到高效、环保防治林木病虫害的目的。该文建立了一套气流波动速度测试装置，利用等直径喷管中气流脉动流动特性，测定喷管不同轴向位置处的压力信号，利用同一压力信号源流过喷管不同轴向位置处，相互之间具有相关性的原理，将喷管不同位置处获得的压力信号进行相关分析。自相关分析结果表明喷管内压力信号具有典型正（余）弦信号特征，只是其中包含少许随机信号。通过互相关分析可获得喷管中两测点之间的平均压力波动速度，即气流纵波的波动速度。测试计算结果表明     

新型脉冲式烟雾水雾机的研制

脉冲烟雾机具有防治效率高、用药量省等显著优点,但存在只能对油溶剂农药进行热力烟化,而无法对水基型农药进行热力雾化的问题。为此,针对现有脉冲烟雾机,根据脉冲发动机的工作原理、燃烧喷雾时的流场分布特征,理论分析以脉冲发动机为动力、集喷烟雾和喷水雾功能于一机的可行性。通过对供油系统、化油器、进气阀门和燃烧室结构的改进,成功研制出一种对油溶剂农药和水基型农药均适用的脉冲式烟雾水雾机,适应了果园内不同防治时期、不同剂型的施药要求。     

6HY-25系列烟雾机的研制开发及推广应用

总结了烟雾机科研项目多年来的研究、改进、推广的过程,介绍了一条成功的研究推广改进研究再推广的将科研成果转化为生产力经验。     

基于油敏纸显示特性的热雾剂溶剂试验

热烟雾载药防治技术具有防效高、用药省、无需用水等显著优点,但关于药液完全热力烟化后的雾滴沉积分布状态及悬浮停留时间却没有进行过系统研究。鉴于柴油在油敏纸上无法显示的现状,理论分析热雾剂的组成及特性,综合考虑溶解性、闪点、黏度、比热容、表面张力等因素,选取6种不同溶剂进行油敏纸显性和热力烟化特性试验研究,并以雾滴粒径和发烟量作为评价溶剂综合性能的指标。结果表明:邻苯二甲酸二甲酯在油敏纸上显性较好、热力烟化效果较佳、在喷管内的热分解损失可忽略,是一种性能良好的可供试验研究应用的热雾剂溶剂。     

柑橘黄龙病蒸汽快速热处理升温特性及田间防治效果

为了深入了解柑橘黄龙病湿热蒸汽快速热处理时韧皮部的升温特性,针对柑橘黄龙病细菌位于韧皮部的特点,构建了室内和田间试验装置,主要包含加热罩、湿热蒸汽发生装置、树体表面和韧皮部温度采集装置。通过比较热处理前后韧皮部温度变化,作物恢复程度差异和黄龙病病菌浓度变化,分析获取湿热蒸汽快速热处理合理参数组合。室内试验选用1 a生柑橘树,研究了树体表面温度为55~65℃,蒸汽输送压力为0.015和0.03 MPa,不保温和保温处理30 s对于韧皮部升温和作物恢复的影响。试验结果:树体表面温度为65℃及以上时,作物都因热损而死亡,采用60℃作为热处理温度阈值,有利于韧皮部温度提高。较高的蒸汽输送压力(如0.03 MPa),虽有利于作物所在环境温度的快速升高,但其作用于韧皮部的传热时间短,韧皮部温度并没有得到有效提高,而加热后的30 s保温处理普遍有利于韧皮部温度提高。田间试验选用9 a生柑橘树,研究了树体表面温度为60℃,蒸汽输送压力为0.03 MPa,保温时间30 s的组合参数对于黄龙病病菌浓度和作物恢复的影响。试验结果:4棵染病柑橘树经过热处理,其中2棵恢复到未染病状态,2棵病菌浓度降低。2棵未经过热处理的染病柑橘树,其病菌浓度没有变化。室内和田间试验结果表明:湿热蒸汽快速热处理能有效促进染病柑橘树的生命力恢复,明显降低病菌浓度;对于柑橘黄龙病田间湿热蒸汽快速热处理,不能只关注树体表面温度的快速提高,而应关注韧皮部温度的有效提高;热处理应考虑直接蒸汽加热和关闭蒸汽后保温的综合影响,为了增加韧皮部传热,应尽量选取较高升温上限和较低输送压力。研究结果为柑橘黄龙病田间热处理防治提供参考。     

不同尾管数量的全浸入式脉动燃烧器传热特性试验

土壤消毒是决定设施栽培产量和品质的关键环节。将高燃烧强度、高传热效率的脉动燃烧技术与无污染、消毒效果佳的土壤蒸汽消毒技术相结合,基于30 kW的单个脉动燃烧器进行结构尺寸设计,在保证燃烧室相同且燃烧器拥有相同总流通面积的前提下,确定了包括单管、双管和三管3种尾管数量,设计了一种全浸入式脉动燃烧器传热特性试验装置。试验过程中将脉动燃烧器整体浸没埋入水中,针对主要影响因素包括油门开度、尾管数量以及有无去耦室,分别测量了3种尾管数量下试验装置的油耗、水温、烟气温度、蒸汽量等。试验结果表明：脉动燃烧器油耗随油门开度增加而增大,油耗呈现单管>双管>三管的现象;增大传热面积可明显强化脉动燃烧器的传热特性,三管的烟气侧传热系数为单管的1.10～1.15倍,相同工况下烟气侧脉动流传热系数达到稳态流的5.12～5.66倍,三管蒸汽量为单管的1.32～1.67倍,热效率为单管的1.11～1.13倍,且当油门开度处于中间油门开度450°&450°时脉动燃烧器各项参数达到最优值。尽管去耦室换热性能较弱,但去耦室除降低排烟温度,提高系统热效率,还能有效降低排气噪声和减少油耗量。确定基于土壤蒸...     

双尾管脉冲发动机的工作特性

为了系统探究双尾管脉冲发动机的工作特性,自行设计了功率为30 kW的Helmholtz型双尾管脉冲发动机,建立了脉冲发动机燃烧室内气流压力、温度及燃油消耗率的测试系统。分析研究了油门开度对燃烧室内气流压力特性、温度以及发动机工作频率相互之间的影响关系。试验结果表明,随着油门开度加大,燃油消耗率在1~4油门开度下显著增加,燃烧室压力幅值大致呈先减后增趋势,并在3油门开度下达到最小;燃烧室温度以及发动机工作频率均先增大后减小,并在3油门开度下达到最大。燃油消耗率与油门开度之间呈线性增长关系,燃烧室内气流温度与脉动频率均与油门开度之间呈现一致的倒U形关系,与气流压力脉动幅值呈现相反的U形关系。即双尾管脉冲发动机脉动燃烧工作所形成的自激振荡耦合关系,对应着燃烧室与尾管内脉动振荡气流的高脉动频率、低压力脉动幅值及高气流温度的相互耦合关系,反之亦然。本研究设计的600,800和1000 mm不同尾管长度条件下的双尾管脉冲发动机均能轻易启动并在1~3油门开度下稳定工作,表明双尾管脉冲发动机具有较好的声学条件,与一定油门开度相匹配,易形成良好的振荡燃烧耦合关系,实现稳定工作。     

基于物理杆的多级Y型银杏树动力学建模及试验

研究果树个体的动力学特性有利于提升果实振动采收的基础理论,果树动力学特性可通过动力学建模和实验分析两种手段获得。基于等截面和变截面物理杆模型对多级Y型银杏树进行了建模研究,通过微分方程的求解并与测试结果进行了对比分析验证。结果表明:实测频谱曲线上低于15.00 Hz的低频区,主干与各级侧枝出现了较明显的波峰,且各阶频率值较一致;高于15.00 Hz的高频区,各枝干的频谱曲线一致度较差,具有各自不同的波峰特征及对应的谐频点。果树的主干和分枝之间存在一定的运动独立性,基于物理杆模型计算条件下,果树的主干只能激发出基频。受到模型自由度的限制,果树只能激发出和系统自由度相同个数的谐振频率,且只能激发出低阶频率。变截面物理杆模型与等截面物理杆模型相比,不仅在一级侧枝上就能激发出全部的5阶谐振频率点,而且模型的计算精度远高于等截面物理杆模型,说明变截面物理杆模型更加接近于果树实际的形态结构,更能准确地体现出果树的频谱特性。因此,通过数学建模方法只能激发出有限个低频区的谐振频率,要想获得更多阶的谐振频率及更宽的频率范围,需通过增加更多分枝形成更多自由度的方法才可获得。     

基于高光谱成像的油茶籽含油率检测方法

为了快速准确地检测油茶籽含油率、解决传统检测手段费时费力等问题，提出了一种基于高光谱成像技术的油茶籽含油率检测方法。应用光谱集Ⅰ（400~1000nm）和光谱集Ⅱ（900~1700nm）两组高光谱成像系统采集油茶籽的漫反射高光谱图像，并结合化学计量学方法建立油茶籽含油率的回归预测模型。结果显示，在不经预处理的情况下，两组光谱集数据建立的偏最小二乘回归模型精度最高：光谱集Ⅰ的预测集决定系数R2p为0.681，均方根误差（RMSEP）为2.89%；光谱集Ⅱ的R2p为0.740，RMSEP为2.92%。通过对比7种不同的变量选择方法发现，两组光谱集采用遗传算法筛选特征波长后建立的PLSR模型精度最高：光谱集Ⅰ的R2p为0.694，RMSEP为2.82%；光谱集Ⅱ的R2p为0.779，RMSEP为2.54%。通过对比光谱集Ⅰ和光谱集Ⅱ的建模效果发现，使用光谱集Ⅱ建立的PLSR模型的性能更好，因此900~1700nm波段比400~1000nm波段更适用于油茶籽含油率的检测，进一步验证了利用高光谱成像技术实现油茶籽含油率预测值分布可视化的可行性。