脈寬調(diào)制型可變量噴霧技術(shù)的研究.pdf

1、該文首先介紹了精確農(nóng)業(yè)及變量噴霧技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展，并特別介紹了脈寬調(diào)制型可變量噴霧技術(shù)，結(jié)合脈寬調(diào)制型可變量噴霧的特點(diǎn)，進(jìn)一步分析了脈寬調(diào)制型可變量噴霧技術(shù)所存在的問題，根據(jù)這些問題作者首先使用電工電子學(xué)基礎(chǔ)理論設(shè)計(jì)了一套斬波橫流型功率放大電路，并使用EDA技術(shù)對(duì)該電路進(jìn)行的仿真模擬，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成了驅(qū)動(dòng)電路，并將之應(yīng)用于噴桿噴霧機(jī)實(shí)驗(yàn)上，采用稱重法對(duì)其流量性能進(jìn)行了驗(yàn)證。其次利用CFD軟件Fluent對(duì)電磁閥內(nèi)瞬態(tài)的流動(dòng)性能進(jìn)行

2、了仿真。最后結(jié)合所設(shè)計(jì)裝置及霧量分布實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)脈寬調(diào)制型可變量噴霧的霧量時(shí)空分布進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真及實(shí)驗(yàn)研究，提出了一套簡(jiǎn)化的脈寬調(diào)制型可變量噴霧的霧量時(shí)空分布的數(shù)值算法，并在此基礎(chǔ)上對(duì)幾種噴頭的霧量時(shí)空分布展開了研究，此基礎(chǔ)上尋找其霧量時(shí)空分布規(guī)律。并得出以下結(jié)論： 1)使用本文所設(shè)計(jì)斬波恒流型功率放大電路可以將電磁閥的電流上升時(shí)間縮短至4．5ms，下降時(shí)間縮短至9ms。提高了電磁閥中電磁回路的響應(yīng)速度。

3、 2)使用本文所設(shè)計(jì)斬波恒流型功率放大電路進(jìn)行脈寬調(diào)制型可變量噴霧作業(yè)，當(dāng)頻率不高于5Hz時(shí)，流量和占空比之間的關(guān)系可近似看作 =τ× ；而在實(shí)驗(yàn)中頻率為6.6Hz，占空比超過60％時(shí)流量達(dá)到峰值且不再隨占空比的變化而變化。流量隨著頻率的增加而略有增加。 3)當(dāng)電磁閥開啟的瞬間，電磁閥出口形成負(fù)壓區(qū)，負(fù)壓時(shí)間約為10ms，會(huì)使得在出口處產(chǎn)生氣體的回流。 4)電磁閥開啟過程約存在2ms的開啟延時(shí)時(shí)間，在

4、該時(shí)間段內(nèi)，還會(huì)伴隨倒吸氣體的排放，因此在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的霧化質(zhì)量受到損壞。 5)電磁閥開啟狀態(tài)時(shí)，除電磁閥開啟后和關(guān)閉前的瞬間存在壓力和流量的激增外，電磁閥出口處壓力(即噴頭入口壓力)等于電磁閥入口壓力，此時(shí)流量達(dá)到峰值流量。 6)電磁閥關(guān)閉存在著約2ms的關(guān)閉延時(shí)時(shí)間，因此與開啟過程一樣會(huì)產(chǎn)生霧化不完全的過渡過程。 7)對(duì)于整個(gè)周期而言存在約4ms的過渡時(shí)間段，但在開啟延時(shí)和關(guān)閉延時(shí)中流

5、量的增加和衰減并不是線形的，而是在開啟時(shí)或者關(guān)閉后的一個(gè)較短的瞬間陡峭，而在整個(gè)開啟延時(shí)和關(guān)閉延時(shí)中都是較為接近峰值，并由于關(guān)閉延時(shí)的存在 故平均流量要略高于峰值流量與占空比的成積。 8)電磁閥開啟和關(guān)閉的過程中伴隨有渦旋運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生、發(fā)展和輸運(yùn)的過程。 9)脈寬調(diào)制可變量噴霧技術(shù)中，扇形霧噴頭的霧量分布要比圓錐形噴頭更加均勻，且實(shí)驗(yàn)所用80°扇形霧噴頭在高度為50cm時(shí)霧量分布達(dá)到最均勻，其沉積變異

6、系數(shù)CV約為7％，且該噴頭距離地面高度在40cm至65cm時(shí)安裝扇形噴頭的噴桿噴霧機(jī)其沉積變異系數(shù)小于15％，符合實(shí)際工作的需要。 10)霧量的時(shí)空分布可以通過兩維正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行描述，并且可以采用相鄰噴頭開啟和關(guān)閉時(shí)間相差180。相位角，或者半個(gè)周期的方式優(yōu)化，優(yōu)化后的脈寬調(diào)制型可變量噴霧的時(shí)空霧量分布規(guī)律可以歸結(jié)為以下五條： a)噴桿方向沉積變異系數(shù)CV值總是在兩噴頭之間出現(xiàn)最低，而在兩噴頭正下方出現(xiàn)

7、極高值。 b)而行駛方向的沉積變異系數(shù)CV值沿著一定的規(guī)律周期性變化，且周期與占空比相關(guān)。 c)在相同壓力的情況下，同一噴頭的行駛方向以及噴桿方向沉積變異系數(shù)的峰值都是隨著車速的上升而上升，而隨占空比(即流量)的上升而下降，即車速越慢流量越大，霧量的空間分布越均勻。 d)在相同壓力下、車速和占空比相同的情況下，110°扇形噴頭要比80°扇形噴頭在時(shí)空方向施藥都更加均勻，為了確定噴頭組合所適