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风管茶园风力除虫机出风管道设计与流场模拟

收藏本文 2024-02-02 点赞:4934 浏览:12440 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:我国是世界上绿茶第一生产大国,根据国家统计局统计,2008年全国茶园面积171.96万hm2,茶叶年产量为125.76万t。在茶园管理中,采取农药进行茶叶病害虫防治,效果显著,但茶叶农药残留容易造成人体危害,同时施药历程中会造成一定的环境污染和对施药操作者的身体伤害。本论文课题组率先在国内提出了一种利用风力辅以少量的水形成水雾风捕获害虫的茶园风力除虫机,而出风管道是风力除虫机的重要组成部分。本论文主要对风力除虫机出风管道的机构进行了设计及流场模拟探讨,其主要探讨内容与结论如下:(1)对风力除虫机出风管道进行了结构设计,并利用了PRO/E软件对其进行了三维实体建模,对出风通风管道、出水辅助装置和捕虫装置分别进行设置,制造出了风力除虫机试验样机。同时用风速仪测得制造出来风力除虫机出风管道进风口分别为圆柱入口(锥度为0)和锥形入口(锥度θ为3:8)时的出风口的平均风速分别为18.08m/s和18.15m/s。(2)介绍了相关流体动力学基础知识,对出风管道在模拟仿真时湍流制约方程的利用以及对方程与模型的离散化进行了处理,同时对流场求解的算法以及CFD的求解流程进行了描述。(3)利用FLUENT软件对茶园风力除虫机的重要组成部分出风管道进行流场数值模拟计算,浅析表明,正对着进风口的出风口处的风压最大。通过模拟优化浅析在进风口为圆柱进风口,两出风口相距为280mm时;出风口速度较为均衡,减少了内部涡流漩涡的数量,出风管道内部流场情况得到了改善。(4)转变进风口端口形状,由原来的圆柱进风口变为锥形进风口,其锥度θ制约在1:8-5:8之间。通过数值模拟仿真浅析可以看到,采取锥形进风入口时,出风管道内部流场气体速度场和压力场等的均匀性都起到了很好的作用。同时其内部湍流情况也得到了较好改善。通过比较浅析结合制造安装要求知道,在当锥度θ为3:8,进风口为锥形入口(锥度θ为3:8),两出风口相距为320mm时出风管道出风口风速均匀度η较好。(5)通过数值模拟仿真浅析,得到了较好的出风管道结构,为茶园风力除虫机除虫效率提供了有利保证。关键词:风力除虫机论文出风管道论文数值模拟论文试验论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-15

    1 引言10-11

    2 国内外探讨近况11-13

    3 探讨主要内容13-14

    4 探讨策略与步骤14-15

    第二章 风力除虫机出风管道结构设计15-28

    1 农艺特性与要求15-17

    1.1 茶树生长特点15-16

    1.2 茶树病虫害16-17

    2 出风管道模型的结构设计17-27

    2.1 均匀送风的出风管道设计17-24

    2.1.1 均匀送风原理17-18

    2.1.2 进风口设计18-19

    2.1.3 均匀送风实现策略19-20

    2.1.4 均匀送风的计算20-22

    2.1.5 出风管道出口风压计算22-24

    2.2 出风管道阻力计算24-27

    2.2.1 摩擦阻力24-25

    2.2.2 局部阻力25-26

    2.2.3 总阻力计算26-27

    3 本章小结27-28

    第三章 流体动力学计算论述28-39

    1 计算流体动力学概述28

    1.1 流体动力学基本思想28

    2 流体动力学基本制约方程28-31

    2.1 质量守恒方程29

    2.2 动量守恒方程29-30

    2.3 能量守恒方程30-31

    3 湍流制约方程31-35

    3.1 湍流的数值模拟策略31-34

    3.1.4 κ-ε两方程模型32-34

    3.2 制约方程的离散34-35

    3.2.1 离散化策略概述34

    3.2.2 数值离散策略原理34-35

    3.2.3 离散格式35

    4 流体流场的求解计算35-37

    4.1 流场求解计算策略35-37

    4.1.1 SIMPLE算法36-37

    4.2 计算流体动力学求解流程37

    5 本章小结37-39

    第四章 出风管道内流场模拟计算39-63

    1 数值计算模型前处理39-44

    1.1 出风管道模型的建立40

    1.2 商业软件Gambit介绍40-41

    1.3 计算流体模型网格的生成41-44

    1.3.1 网格几何要素42

    1.3.2 结构化或非结构化网格42-44

    2 商业软件FLUENT介绍44-52

    2.1 FLUENT软件求解步骤45-46

    2.2 流场计算参数设置46-52

    2.2.1 分离求解器46

    2.2.2 耦合求解器46-48

    2.2.3 选择运转环境48

    2.2.4 计算模型的确定48

    2.2.5 材料的定义和边界条件的设置48-49

    2.2.6 求解制约参数的设置49-50

    2.2.7 场变量初始化50

    2.2.8 判断收敛性50-52

    3 计算结果及后处理浅析52-62

    3.1 计算结果52-62

    3.1.1 进风口锥角θ为0,两进风口距离l为400mm时计算结果52-56

    3.1.3 进风口锥角θ转变同时位置l变化的计算结果56-62

    4 本章小结62-63

    第五章 风力除虫机出风管道风速试验63-68

    1 试验目的63

    2 试验设备与工具63-65

    3 试验内容65

    4 试验结果及浅析65-67

    5 本章小结67-68

    第六章 总结与展望68-70

    1 全文总结68-69

    2 展望69-70

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