農用無人機超低容量旋流噴嘴的霧化特性分析與試驗

       農用植保無人機超低容量噴施作業時,使用液力噴嘴產生的霧滴粒徑較大,離心噴嘴結構複雜、價格較高等不足,基於旋流霧化的原理並采用模塊化方法,提出了一種超低容量旋流噴嘴結構。通過對旋流噴嘴內流場的流體動力學行為和霧化特性進行數值分析與試驗,明確了流體的物理特性和旋流噴嘴的結構參數等對霧化性能的影響規律。研究結果表明,液膜表麵的正弦波失穩是導致錐形液膜碎化為霧滴的主要原因,在旋流噴嘴的結構參數中,噴嘴出口直徑是噴嘴霧化性能的主要影響因素。當噴嘴出口直徑從1增大至1.5 mm,噴霧流量平均增大了46.23%,噴霧角平均增大了29.77%,產生霧滴的索特平均直徑平均增大了15%。此外,噴霧流量還與旋流槽數量成比例,旋流槽的螺旋角主要影響噴霧角。噴嘴入口處的流體相對壓強則對噴霧角及霧滴粒徑有較大的影響,其中噴霧角隨著相對壓強的增大而增大,而霧滴的索特平均直徑隨壓強的增大呈非線性遞減,當流體的相對壓強從70增大至160 kPa 時,係列化旋流噴嘴的索特平均直徑降低了約25%~35%。此外對於旋流噴嘴而言,流體黏度的增大會導致噴霧角的減小,但適當增加流體的黏度(不超過純水黏度的200%)可顯著降低霧滴的平均粒徑,提高噴嘴的霧化質量。該研究可為農用無人機超低容量變量噴灑係統的研發提供參考。


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