基于FLUENT的离心风机性能优化-《江苏农业科学》(2019年16期).docx

龙源版权所有 基于FLUENT的离心风机性能优化作者：陈晓 龚艳 陈小兵 张晓 王果 缪友谊 刘德江来源：《江苏农业科学》2019年第16期 摘要：机械化高效施药是目前对喷药机械的基本要求，风送植保机械被普遍使用，风机是其中的关键部件，因此风机的性能直接决定了植保机械的性能。采用正交试验方法对影响风机的主要参数进行优化，在FLUENT中对各个正交试验方案进行分析得到，叶片数对风机性能的影响最大，叶片出口安装角对风机性能的影响最小。优化后的风机方案与原风机相比，风机流量增加了3.92%，效率提高了17.07%。采用FLUENT对离心风机进行性能分析可以为优化离心风机性能提供理论依据。 关键词：背负式喷雾喷粉机;离心风机;叶轮;FLUENT;流场分析;正交试验;优化性能;最优方案 中图分类号： S49 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）16-0250-05 收稿日期：2018-03-29 基金项目：国家重点研发计划（编号：2017YFD0200303）;江苏省重点研发计划（现代农业）（编号：BE2016303）;现代农业产业技术体系建设专项-西甜瓜产业技术体系（编号：CARS-25）。 作者简介：陈 晓（1989—），女，山东德州人，硕士，研究实习员，主要从事植保施药技术与装备研究。 通信作者：龚 艳，硕士，研究员，主要从事植保施药技术与装备研究。Tel：（025 背负式喷雾喷粉机是一种典型的小型植保机械，因其轻便、灵活、效率高的特点已被广泛应用于水稻、棉花、玉米、小麦、果树等大面积农作物病虫害防治。背负式喷雾喷粉机的射程、雾化效果、喷量等关键指标主要取决于离心风机的性能。因此离心风机是背负式喷雾喷粉机的关键部件，它的功用主要是产生高速气流，将药液破碎雾化或将药粉吹散，并将之送向远方[1]。 背负式喷雾喷粉机上所使用的离心风机均为小型高速离心风机。风机是风送植保机械的核心部件，良好的风机性能能够提高雾滴喷洒的均匀性，提高沉积量，降低飘移量[2]。虽然目前存在的风送式植保机械种类众多，但是用于风送式植保机械的风机并没有统一标准。风送式植保机械具有射程远、雾化均匀、穿透性好、靶标性好、雾滴飘移少等特点，因此被广泛应用于大田、果园等农药喷洒中[3]。配合不同的地理位置以及作物本身，风送植保机械存在不同的种类。用于背负式喷雾喷粉机上的小型离心风机由于转速高等特点，离心风机各个参数对其性能的影响并没有明确的理论依据。因此针对不同的小型离心风机进行流场分析以得到各个参数对风机性能影响的研究很有必要。 1 离心风机流场数值模拟 所有的流动都必须满足三大物理定律，即质量守恒定律、动力守恒定律以及能量守恒定律，相对应地就可以得到对应的质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程。由于在离心风机中不需要考虑传热问题，因此能量守恒方程不需要考虑在其中。 FLUENT中提供的湍流模型種类很多，但是目前还没有适用于各种流动的湍流模型，因此要根据实际解决的问题及其对精确度的要求选择合适的湍流模型。考虑到风机实际的工作情况，本研究的湍流模型选择为K-ε模型。K-ε模型又分为标准K-ε模型、重整化（RNG） K-ε模型以及可实现K-ε模型。综合考虑风机运动的实际情况，最终选择K-ε模型中的可实现K-ε模型为本研究所用的湍流模型。 FLUENT中提供了多种壁面函数处理方法，例如标准壁面函数法、非平衡壁面函数法以及增强壁面处理。标准壁面函数法利用对数校正法提供了所必需的壁面边界条件。考虑到离心风机内部的结构比较复杂，本研究选择标准壁面函数法作为分析方法。 在流体流动中建立的基本方程为偏微分方程，在理论上可以求得其解。但是由于问题本身的复杂性，并不易得到它们的解析解或者近似解析解。因此在FLUENT中···试读结束