农业机械学报

作者：杨风波,张玲,薛新宇,金永奎,陈晨,孙涛

单位：农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,

关键词：果园风送喷雾机;气助式喷头;风力性能;数值模拟;试验

基金：中国农业科学院基本科研业务费专项基金项目(Y2016CG28)和国家自然科学基金项目(51705264)

针对直筒型气助式喷头风力性能较弱的问题，结合单点风速测试和数值模拟，研究了一种“尾部先收缩后扩张”气助式喷头的尾部参数对风力性能的影响规律。首先，采用雷诺平均N-S（Navier-Stokes）方程及RNG（Renormalization group）k-ε湍流模型，建立了该型喷头的流场计算模型，基于风速测试验证了该模型的有效性与可靠性；其次，通过数值计算对比了两种喷头的风力性能，结果表明，在进口参数总压105600Pa、静压105200Pa时，本文所提喷头出口平均风速是直筒型喷头对应值的1.36倍。为了研究尾部参数（收敛段内缩长度、扩张段高度）对本文所提喷头风力性能的影响，以数值计算、Opt LHD（Optimal latin hypercube design）试验设计、径向基函数神经网络（Radial basis function neural network，RBFNN）为理论基础，构建了风力性能参数的代理模型，出口端流量、平均风速的代理模型R2分别为0.98354、0.98728，表明该模型可用于喷头风力性能预测，指导参数科学配置。基于代理模型，对喷头风力性能参数的影响因子进行了分析及单目标优化，随着扩张段高度、收敛段内缩长度的增大，出口端平均风速均呈现下降趋势，而流量均呈现先上升后下降的变化趋势；当扩张段高度、收敛段内缩长度取值为1.08、5.39mm时，出风量达到最大值0.0179kg/s；而两值分别取0、0mm时，末端平均风速达到最大值67.9m/s。针对末端流量、平均风速相互矛盾的问题，进行了多目标优化，得到了喷射性能参数最优Pareto解集，为气助式喷头与果园间的优化匹配设计提供了参考。

来源：2018年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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