針對(duì)我國噴霧設(shè)備與農(nóng)藥應(yīng)用技術(shù)落后的國情,使用CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))技術(shù),在原始階段建模分析,為噴霧機(jī)的研制以及風(fēng)場(chǎng)的研究提供相關(guān)原始數(shù)據(jù)以及技術(shù)參數(shù),即可縮短研發(fā)周期,減少生產(chǎn)成本,亦可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴霧、減少藥液浪費(fèi)與對(duì)環(huán)境的污染提供。本論文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)噴霧機(jī)硬件設(shè)計(jì)與機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化。結(jié)合我國傳統(tǒng)蘋果果園的種植模式、噴霧機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及流場(chǎng)模擬結(jié)果,對(duì)現(xiàn)有噴霧機(jī)風(fēng)箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,減少噴霧機(jī)風(fēng)箱內(nèi)部亂流進(jìn)而減少風(fēng)速損失,提升噴霧效率;為已有的傳統(tǒng)蘋果果園風(fēng)送式噴霧機(jī)設(shè)計(jì)匹配的控制系統(tǒng)搭載平臺(tái),并在設(shè)計(jì)完畢后對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行理論分析計(jì)算,保證其可行性。(2)基于CFD技術(shù)的風(fēng)場(chǎng)仿真。使用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)在相關(guān)軟件中建立風(fēng)場(chǎng)飄移模型,探究噴霧機(jī)車速、自然風(fēng)速、噴頭擺動(dòng)下的風(fēng)場(chǎng)飄移現(xiàn)象,并研究飄移場(chǎng)大小與車速、噴頭高度等因素的相關(guān)關(guān)系;結(jié)合現(xiàn)有噴霧機(jī)以及我國果園環(huán)境信息,探究各類條件不同參數(shù)(車速、噴霧角度/距離、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等)下的噴霧效果變化,并根據(jù)上述研究,確定噴頭位置以及響應(yīng)噴頭旋轉(zhuǎn)角度范圍;利用CFD技術(shù)模擬不同出風(fēng)口位置時(shí)的風(fēng)場(chǎng)重疊現(xiàn)象,同時(shí)結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn),確定不同情況下的噴霧范圍,在情況允許下盡可能減小噴霧角度變化范圍,從設(shè)計(jì)層面上減小部分控制響應(yīng)時(shí)間。(3)風(fēng)送式噴霧機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)合上述研究?jī)?nèi)容,為相應(yīng)的傳統(tǒng)蘋果果園風(fēng)送式噴霧機(jī)設(shè)計(jì)匹配的控制系統(tǒng),以滿足精量化噴霧的要求;對(duì)硬件環(huán)境進(jìn)行了搭建,對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了組裝焊接,對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)中主要部件包括:STM32F103RBT6單片機(jī)、超聲波傳感器、57步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、常閉電磁閥、多路繼電器等,軟件部分使用了Arduino-C-like語言進(jìn)行編程,其可以實(shí)現(xiàn):實(shí)時(shí)識(shí)別有無果樹并控制閥門通斷,將當(dāng)前被噴釋的果樹樹高反饋至主控模塊,根據(jù)果樹高度靈活調(diào)整噴頭朝向。(4)噴霧機(jī)控制系統(tǒng)集成與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)蘋果果園風(fēng)送式噴霧機(jī)加裝控制系統(tǒng)后的霧滴收集量實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)識(shí)別并開始/終止噴霧,根據(jù)樹型變化調(diào)整噴霧角度等功能,通過有無控制系統(tǒng)時(shí)的霧滴沉積量對(duì)比驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S491;TP273
【部分圖文】：

第一章 緒論節(jié)的機(jī)械、控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，并對(duì)整機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)。整機(jī)性能主要包括噴霧量化程度、飄移量大小、整體作業(yè)速率。在噴霧機(jī)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，對(duì)整機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)。整機(jī)性能試驗(yàn)的指標(biāo)主要包括噴霧定量比率、藥液利用率、作業(yè)速率。噴霧定量比率指噴霧時(shí)噴霧量可隨不同果樹樹形進(jìn)行改變；藥液利用率是指噴出的藥液最大程度覆蓋至果樹整體；作業(yè)速率指由噴霧機(jī)開始運(yùn)作至完成一棵果樹的時(shí)間。1.4.3 技術(shù)路線

圖 2-1 Fluent 計(jì)算流程Fig. 2-1 The calculation process of the Fluent優(yōu)化研究所使用的風(fēng)送式噴霧機(jī)，本人于 2017 年參與研于 2018 年完成了一定的改進(jìn)。所設(shè)計(jì)的噴霧機(jī)如下下圖 2-3 所示。整機(jī)包括：藥物搭載與輸送部分、風(fēng)成。載與輸送部分包括：藥箱、藥箱支架、噴霧器、輸藥括：信息處理設(shè)備、電磁泵、電磁閥、信息傳輸線、

圖 2-1 Fluent 計(jì)算流程Fig. 2-1 The calculation process of the Fluent優(yōu)化研究所使用的風(fēng)送式噴霧機(jī)，本人于 2017 年參與研制出于 2018 年完成了一定的改進(jìn)。所設(shè)計(jì)的噴霧機(jī)如下圖 下圖 2-3 所示。整機(jī)包括：藥物搭載與輸送部分、風(fēng)送機(jī)成。載與輸送部分包括：藥箱、藥箱支架、噴霧器、輸藥管、括：信息處理設(shè)備、電磁泵、電磁閥、信息傳輸線、步進(jìn)
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本文編號(hào)：2872223