基于CFD两级注入式射流混合器设计与试验研究

为解决射流混合器混合比小且不精确的问题,设计了一种两级注入式射流混合器。采用计算流体力学方法对两级注入式射流混合器内部的药水流动特性进行数值模拟。根据文丘里管的设计标准,借助CFD模拟计算不同喷嘴直径,获得最佳混合的喷嘴直径分别为9和21 mm。利用四因素四水平仿真设计,探究了喉管长度、扩收管短轴长度和扩散管角度对混合器出口面均匀度的影响。模拟结果表明,在一级喉管长度45 mm、二级喉管长度80 mm、一级射流扩收管短轴长度26 mm、二级射流扩散管角度7°时,变异系数最小,混合均匀度最佳。进一步仿真分析了不同混药比对混合器混合变异系数的影响,得出两级混合器可以在不同的混合比下达到相同混合效果。根据优化仿真结果,选取不同的流量与混药比对混合器进行对比试验,结果表明,同一混合比的试验值与实际值的最大误差为3.5%,且混合变异系数均在0.0412以下,证明混合器在300∶1~3000∶1时,均能达到较好的混合效果。同一混合比的模拟值与试验值的最大误差为12.1%,证明两级注入式射流混合器符合设计需求。

植保机在线混药系统的设计及混药性能试验

为提高植保机喷雾作业中的农药利用率,设计了一种在线混药系统。混药系统主要包括取水单元、取药单元、混合器和控制单元。系统工作时,控制单元控制取水单元和取药单元抽取水溶液和农药,注入混合器混合,混合液经隔膜泵加压后经过喷头喷施。基于计算流体力学理论,建立内置7块扰流板且注药口和注水口沿边壁垂直分布并正对第1块扰流板的圆柱形静态混合器模型,运用Fluent软件对模型进行数值分析,结果常压(0.1MPa)时,混合器出口处药水混合均匀性变异系数为2.2%,药水混合效果最佳,但注药口有药剂回流现象,故提出药剂加压的模拟方案。药剂加压1MPa时,注药口无药剂回流现象,药水混合均匀性变异系数为2.0%,药水混合效果优于常压。用胭脂红溶液替代农药进行试验,加压状态下,混药系统喷头处混药稳定性最大相对误差为4.301%,药水混合变异系数最大,为3.989%,混药性能优于常压,与仿真结果基本吻合;对在线混药系统进行隔膜泵变工况试验,结果水流量在35~140 L/min时,药水配比为(1∶300)^(1∶3 000)时,在线混药系统混合均匀性系数最大,为4.670%。