航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

金属矿山气-水喷头雾化特性及降尘能力实验研究

为分析金属矿山多中段高溜井喷头雾化特性及其降尘效果,建立高溜井喷雾降尘实验平台。采用激光粒径分析仪及喷雾实验设备对新型气-水喷头雾化特性、冲击气流对喷雾捕尘能力影响规律进行研究分析。研究结果表明:气、水流量比是影响新型气-水喷头雾化效果的关键因素;当喷头工作时气、水流量比为100～150时,雾化效果最佳,最佳气压和水压区间分别为[0.4, 0.6] MPa和[0.3, 0.5] MPa,雾滴粒径分布在15～35μm范围内;在最佳气压和水压区间内,雾化角度随气压的增加而增大,随水压先增大后减小,最大雾化角度为40°,调整气压是优化雾化角度的主要手段;溜井卸矿冲击气流对喷雾雾滴粒径影响较大,喷雾捕尘能力与冲击气流速度呈负相关。     

引射空气对压力旋流喷嘴喷雾特性的影响

用定容器模拟斯特林发动机的燃烧室,以低硫柴油为介质,利用高速摄影仪和激光粒度仪,研究了空气引射对压力旋流喷嘴的喷雾发展规律和粒径分布的影响规律.结果表明,喷油量和气流引射对喷雾发展特征和雾滴直径分布影响很大,引射气流能消除静态喷雾初期的液体滴漏现象,使得形成稳定喷雾的时间变短, 喷雾扩散度增大,雾滴扩散程度明显增大,宏观喷雾形态改善;气体引射使得喷雾粒径减小,粒径分布范围更加集中,雾化效果明显改善.     

高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系

喷头流量系数是细水雾系统设计喷头选型的关键设计参数之一,其决定细水雾的雾场特性从而直接影响细水雾系统的灭火性能。为了研究高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系,构建了喷头及喷嘴雾场特性冷态实验平台,实验测量了两种流量系数的喷头(K=1.0,2.5)及其喷嘴的雾滴粒径分布、雾化锥角、雾场强度等雾场特性参数。实验结果表明系数K从1.0增大至2.5,喷嘴及喷头的雾化锥角、雾滴粒径分布及雾场强度都显著增大。     

风送荷电喷雾特性试验

为研究风送荷电喷雾在空间的粒径分布和沉积特性,设计了一种风送荷电喷雾试验装置,包括雾化装置、荷电装置、风送设备以及相应的测量设备.首先对轴流风机改造前后的气流速度进行了对比,然后探讨了雾滴的荷质比和云电流与电压的关系,最后研究了荷电与非荷电状态下,喷嘴轴线上的雾滴粒径和沉积质量的分布规律,以及轴线上距喷嘴出口2.0和3.0 m,沉积质量沿水平径向(y方向)和雾滴粒径沿垂直径向(z方向)的分布特点.研究结果表明:改造后的轴流风机产生的气流轴向速度增大,有助于增加喷雾射程;雾滴的荷质比与云电流随电压的升高而增大;荷电与非荷电情况下,雾滴粒径与沉积质量均随轴向距离的增加先增大后减小,呈现单峰分布;荷电雾滴沿垂直径向的粒径分布关于轴线呈现出较大的不对称性,即小雾滴在轴线上方,大雾滴在轴线下方;荷电雾滴沿轴向(x方向)和水平径向(y方向)的沉积范围较广且均匀性较好.     

基于响应面法的P20型多旋翼无人机施药参数优化与试验

为了找出多旋翼无人机喷洒农药时影响农药沉积的因素及其影响程度,提高雾滴在靶标上的沉积水平,并通过试验制定相应的试验方法和规范,在单因素试验的基础上,采用Box-Benhnken的中心组合试验设计理论对施药机具的喷雾参数进行研究.以飞行高度、飞行速度、喷头流量等工作参数为影响因素,以雾滴在靶标上的沉积水平为目标函数,建立雾滴沉积水平的二次多项式数学模型,并分析模型的有效性与因子间的交互作用.利用Design-Expert 8.0.5软件的回归分析法和响应面分析法对模型进行优化分析,得到施药机最优喷洒参数组合.结果表明,对雾滴沉积水平影响大小依次为飞行高度、飞行速度、喷头流量;最优喷洒参数组合为飞行高度2.0 m,飞行速度3.7m·s~(-1),喷头流量430 m L·min~(-1),此条件下的雾滴在靶标上的最大沉积水平为68.69%,且与模型预测值相比相对误差为±5%以内.     

喷雾激冷室喷嘴特性及喷嘴选型

设计了3种不同结构的用于喷雾激冷的压力雾化喷嘴,并对其进行优选研究.研究了不同压差对喷嘴流量、雾滴粒径和雾化角的影响,得到3种喷嘴的粒径变化规律.研究结果表明:当压差增大到0.28MPa时,雾滴粒径、雾化角等参数的变化渐趋平缓;当压差较低时,雾滴粒径随喷射距离的增加先减小,后增大;当压差较高时,雾滴粒径随喷射距离的增大...     

基于压力变量喷雾的雾化特性及其比较

讨论了基于压力变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、速度及喷雾动态特性等雾化特性随流量的变化规律,定量比较了PWM连续式、PWM间歇式和基于压力的变量喷雾的雾化特性.结果表明,压力变量喷雾流量调节范围约为2;随流量的减小,雾量分布向中央集中剧烈,雾滴粒径增大明显,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为1.08°/%,-1.562 μm/%;雾滴速度显著减小;动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-1.50 μm/%, 0.228 7(J/kg)/%,压力变量喷雾的能量利用率低.比较3种变量喷雾的雾化特性,基于压力变量喷雾的流量调节范围最小,对雾化特性的影响最大;PWM连续式变量喷雾的流量调节范围最大;PWM间歇式变量喷雾流量控制对雾化特性的影响最小.     

雾滴在树冠中的沉积和穿透研究

采用风洞实验方法研究农药雾滴在树冠中的沉积量和穿透性。通过风洞测量实验及分析表明:随着风速的降低,雾滴的穿透距离缩短;喷雾沉积量随树冠深度距离的增加而减少;随着树叶迎风角度从0°到90°的逐渐增加,在树冠的外层沉积量增加,相反在树冠的内层沉积量减少。从而定量地描述了在实验条件下农药雾滴的穿透性和飘移量。     

风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的实验研究

为了确定风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的规律,分析了雾滴与尘粒耦合沉降机理,并自主设计实验装置进行了风流影响雾滴与尘粒耦合沉降实验。由实验结果可知:随着风流速度的增大,喷雾场雾滴粒径平均值整体呈增大趋势,喷雾场上风侧的雾滴粒径一般小于下风侧,测点处雾滴的粒径增大值及增大率均不断减小,喷雾场对全尘、呼尘的降尘率分别由风速为0.5m/s时的49.3%和47.5%降至风速为1.5m/s时的42.7%和39.2%。研究结果表明:风流速度越大,越不利于雾滴耦合沉降尘粒、尤其小粒径尘粒。     

影响空心圆锥雾喷头雾滴粒径的多因素分析

雾滴粒径对农药在作物上的沉积分布性能及病虫害防治效果起决定性作用。采用HELOS/QUIXEL型号激光粒度仪,对新型空心圆锥雾喷头在不同喷芯直径、喷嘴直径、喷雾压力及喷雾距离下的雾滴粒径进行试验研究。应用方差分析及正交分析方法分析了各因素对雾滴粒径的影响; 通过回归分析建立了雾滴粒径与主要影响因素之间的回归模型。结果表明:该喷头雾滴粒径范围为70～120 μm,满足农作物病虫害防治要求; 喷嘴直径(D)、喷雾压力(P)、喷雾距离(H)对雾滴粒径具有显著性影响,影响效果由强到弱的顺序为喷嘴直径、喷雾距离、喷雾压力; 雾滴粒径(D₅₀)与主要影响因素间的回归模型为D50=78.53+0.000 29 H2+17.76 D2-0.077 HP,拟合程度较高。     

环电极带电射流雾化特性的研究

研究了液体射流在环电极产生的静电场作用下的雾化特性,建立了环电极空间电位数学表达式,以及带电雾滴直径同充电电压、液体表面张力、动力粘性系数、液流与气流相对速度等参数的关系式.最后根据上述结果设计制作了气流式静电喷头,为静电喷雾技术在大型气流式喷雾机上应用提供了科学依据.     

单液氮液滴在气流中的蒸发运动特性研究

为了研究低温风洞中液氮喷雾降温蒸发特性,从而从微观上把握整个喷雾过程,以经典蒸发模型为基础,建立了适用于高速气流下的单液滴蒸发模型,计算了高速气流下单个液氮液滴的蒸发过程,得到其蒸发过程中液滴直径、速度、蒸发速率等参数的变化规律,并比较了环境温度、环境压力、气流速度等不同因素对各参数的影响。结果表明:环境温度对液滴蒸发速率影响较大,在100~300K环境温度下,每升高100K,2m的距离内液滴相对蒸发量大约增加18%,而对液滴运动速度则基本没有影响;气流速度越大,对流换热越强,液滴等时间蒸发速率越大,但由于蒸发距离一定,高速气流情况下的实际蒸发量减少,在上述条件下,10~30m/s的速度范围内,相对蒸发量在5%~6%;大粒径液滴具有大的绝对蒸发量,而小粒径液滴的相对蒸发量则较大;随着环境压力的增大,蒸发速率会随之增加。     

飞机防冰系统设计中气象条件模拟及参数测量方法

 飞机结冰的气象条件是防冰系统设计的重要依据。在综述国内外飞机结冰的气象条件及标准、气象参数地面模拟设备及模拟方法的基础上,针对中国气候特点及不同飞机类型,分析了防冰系统设计中气象条件的选取原则,给出了某型运输机、直升机、战斗机的典型试验条件。结合国内现有冰风洞的设计及试验经验,阐述了冰风洞气象条件的模拟方法:以闭环控制的制冷系统实现低温环境,以风扇动力系统模拟产生高速气流,以喷雾系统产生人工云,并通过调节喷雾水压、喷雾气压以及喷嘴开启个数实现对液态水含量和云雾粒子直径的控制;探讨了液态水含量、云雾粒子直径以及云雾均匀性等气象参数的测量方法。     

转笼式生物农药雾化喷头的性能分析

从理论上阐述转笼式离心雾化的原理,以及雾滴直径的最佳范围;通过对常温清水和生物农药白僵菌进行试验,分析了转笼的直径、丝网孔数、转笼转速、流量和压力等参数对转笼式离心雾化喷头雾化效果的影响。结果表明:雾滴粒径总体在100μm左右,生物农药的活性均在75%以上。收集位置越远,雾滴粒径越大,活性越低;随着转速、丝网孔数和直径的增大,粒径都是呈先增大后减小的趋势,而对活性影响不大;泵出口压力越大,活性越低。     

航空静电喷雾系统的设计及应用

针对固定翼Y5B 农用飞机设计了航空静电喷雾系统,该系统包括航空喷嘴、高压直流电源、内嵌式圆柱电极感应充电装置,具有使雾滴雾化均匀、荷电充分的特点。将航空静电喷雾系统与Y5B 农用飞机配套进行了有效喷幅、雾滴沉积、雾滴飘移和灭虫等试验研究。试验结果表明,与常规喷雾相比,静电喷雾能使雾滴沉积提高14个/ cm2,有效喷幅达到42 m,雾滴飘移明显减少。静电喷雾技术的应用能使雾滴分布均匀,雾滴的沉积效果较好,可减少环境污染,有效提高农药利用率;而航空喷雾技术将大大地提高农林病虫害防治效率。将两种技术结合起来的航空静电喷雾在农林病虫害防治上将起到非常重要的作用。     

不同雾化条件下静电喷雾沉积效果研究

以静电涂油机中的新型静电喷雾装置为研究对象,采用数值仿真技术来模拟雾滴在不同雾化条件下对目标喷涂物的喷雾轨迹,分析雾滴粒径、荷质比以及喷射间距对静电喷雾沉积效果的影响.结果表明,雾滴粒径相同时,随着雾滴荷质比的增加,雾滴沉积效果明显改善,但同时雾滴跑偏的情况也会增加;在喷射间距和雾滴表面电荷密度一定的情况下,大粒径雾滴的沉积效果较好,小粒径雾滴容易跑偏;对于粒径和荷质比相同的雾滴,喷射间距较大时喷雾沉积效果较差.     

供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响

为了掌握供水压力对气水喷雾雾化特性及降尘效果的影响,基于自主研发的气水喷雾降尘实验平台,对不同供水压力下的气水喷雾喷嘴流量、雾化特性参数及降尘效率进行了测定.结果表明:随着供水压力的增加,喷嘴耗气量以指数形式不断递减,而耗水量以指数形式递增;喷嘴雾化射程和雾滴体积浓度均随着供水压力的增加而增大,而雾化角先增大后减小;随着供水压力的增加,雾滴粒径呈现先增大后减小的变化规律,且供气压力越大所对应的拐点供水压力越高;随着供水压力的增加,气水喷雾对全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均呈现先升高后降低的变化规律;气水喷雾对不同粒径粉尘的降尘效率存在差异,分级效率随着粉尘粒径的增加呈现先增大后减小的变化规律;气水喷雾分级效率存在一峰值,位于峰值粒径区域的粉尘保持较高的降尘效率,峰值粒径与雾滴粒径保持相同的变化趋势.在矿山采掘工作业场所进行气水喷雾降尘时,供水压力即不能过高也不能过低,为确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,应选择接近且略高于供气压力的供水压力.     

离心喷嘴雾滴运动轨迹与沉积分布特性

针对转盘离心喷嘴雾滴运动方程难以用解析方法求解,以及雾滴群轨迹难以用试验手段追踪的问题.根据雾滴在空气中的受力理论分析,得到雾滴运动的物理方程.采用4阶标准RungeKutta算法,基于Matlab平台进行数值求解,得到了雾滴水平速度、垂直速度的变化曲线及雾滴的运动轨迹.搭建了离心雾化试验台,进行了雾滴沉积分布特性试验.结果表明:在转速为6 000 r·min-1,流量为700 m L·min-1雾化条件下,雾滴水平速度由15.71 m·s-1迅速衰减为0;雾滴垂直速度由0迅速增大到一定速度,雾滴最终沉降速度随雾滴粒径的增大而增加;粒径越大的雾滴水平位移越远;不同粒径的雾滴水平位移的理论值和试验值的相对误差均在5.31%以内,运动模型推导和求解正确.     

多中段高溜井卸矿口气流分布及影响因素

为了治理多中段高溜井卸矿后由气流变化造成的粉尘污染,采用量纲分析法分类推演影响气流分布的因素,建立多中段高溜井卸矿的相似实验模型,研究多中段高溜井卸矿口的压差、气流速度及其影响因素。研究结果表明:卸矿后,一、二中段以诱导气流为主,而三、四中段以冲击气流为主;随着卸矿流量增加,各中段卸矿口的最大风速先增大后减小,其中,在各流量下,最大风速出现在卸矿流量为1.0 kg/s时;当卸矿流量增加到1.2 kg/s时,各中段卸矿口的最大风速下降,并且对二、四中段的最大风速影响较明显;二、四中段卸矿口最大风速分别降低26.0%和22.7%;各中段卸矿口最大风速随着矿石粒径和含水率增加而降低,但矿石粒径对二中段卸矿口最大风速的影响较明显;一、二、四中段卸矿口最大风速随着卸矿高度增加而增大,而三中段卸矿口的最大风速随着卸矿高度增加先增大后减小。