【摘要】：水肥一體化具有施肥均勻、水肥利用率高以及能有效減輕土壤和環(huán)境的污染等優(yōu)點(diǎn),是農(nóng)作物高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)的一種重要技術(shù)手段。施肥裝置是水肥一體化系統(tǒng)的重要組成部分之一,文丘里施肥器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以及無(wú)需外部動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)被作為一種常用灌溉施肥裝置在我國(guó)廣泛應(yīng)用;但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,文丘里施肥器還存在難以實(shí)現(xiàn)肥液濃度的自動(dòng)連續(xù)可調(diào)以及在調(diào)節(jié)過(guò)程中裝置損耗過(guò)大等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于文丘里施肥器的變量施肥調(diào)控裝置,實(shí)現(xiàn)肥液濃度的在線連續(xù)可調(diào),其主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)運(yùn)用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)文丘里施肥器的喉部的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化,通過(guò)對(duì)比結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)吸肥性能影響,確定了一組能滿足低壓灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,并將其通過(guò)3D打印技術(shù)試制成樣品,通過(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)的方式對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證,試驗(yàn)結(jié)果表明該文丘里施肥器進(jìn)口壓力在0.05 MPa下,肥液濃度最大可達(dá)9.3%,能滿足實(shí)際灌溉的需求。(2)在上述優(yōu)化后的文丘里施肥器的基礎(chǔ)上,在施肥器吸肥口處設(shè)計(jì)一種文丘里施肥器變量施肥調(diào)控裝置,該裝置主要是由針型閥、直流電機(jī)以及控制主板等組成,其中針型閥安裝于吸肥管和吸肥口之間,通過(guò)直流電機(jī)控制針型閥的開度。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置能實(shí)現(xiàn)肥液濃度從0到最大的連續(xù)調(diào)節(jié);為了有效地縮短裝置的響應(yīng)時(shí)間,直流電機(jī)轉(zhuǎn)速采用變速調(diào)節(jié),并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了直流電機(jī)電壓與轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)線性關(guān)系且R~20.99。(3)在文丘里施肥器變量施肥調(diào)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,對(duì)其控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),并采用模糊控制的方法實(shí)現(xiàn)了肥液濃度的在線調(diào)控,通過(guò)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置可以實(shí)現(xiàn)肥液濃度的連續(xù)可調(diào),且穩(wěn)定后的肥液濃度差值最大為0.2%,裝置的響應(yīng)時(shí)間在5.3~8.4 s之間,均可以滿足實(shí)際灌溉的需求,并對(duì)該裝置進(jìn)行了安全性試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明該裝置安全性能達(dá)到100%。綜上所述,通過(guò)對(duì)文丘里施肥器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并基于優(yōu)化后的文丘里施肥器上,設(shè)計(jì)了一種變量施肥調(diào)控裝置,通過(guò)對(duì)其整機(jī)試驗(yàn)分析,實(shí)現(xiàn)肥液濃度的在線快速的連續(xù)可調(diào),而且執(zhí)行機(jī)構(gòu)為直流電機(jī)控制針型閥進(jìn)行開度控制,降低了施肥裝置的損耗,在實(shí)際灌溉中,文丘里施肥器變量調(diào)控裝置可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)作物實(shí)際的需水需肥規(guī)律進(jìn)行變量施肥,不僅可以補(bǔ)充文丘里施肥器進(jìn)行變量施肥的理論與方法,有效解決其施肥濃度固定且受主管水壓影響的問(wèn)題,而且還拓寬了文丘施肥器的應(yīng)用范圍,為水肥灌溉精細(xì)管理開辟一條新途徑,對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和高效施肥具有重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

圖 1.1 文丘里施肥器實(shí)物圖Figure 1.1 Physical picture of Venturi injector的 2 種重要影響因素，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生入，造成水肥浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)水技術(shù)，按農(nóng)作物的實(shí)際生理需求供給水質(zhì)量。常見的灌溉施肥裝置，其在我國(guó)的應(yīng)用術(shù)問(wèn)題：特定型號(hào)的施肥器其施肥濃度主管上的施肥節(jié)制閥手動(dòng)調(diào)節(jié)，但施肥定結(jié)構(gòu)的文丘里施肥器的施肥濃度與其器的進(jìn)出口壓差是其實(shí)現(xiàn)變量施肥的一

口角度與喉管長(zhǎng)徑比 2 個(gè)參數(shù)，在一系列不同進(jìn)口壓力下，采用 CFD 數(shù)2 個(gè)參數(shù)對(duì)文丘里施肥器吸肥性能的影響，同時(shí)通過(guò)雙因素分析法分析 2確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，并將其試制樣品，為變量調(diào)控裝置的設(shè)計(jì)做基礎(chǔ)。丘里施肥器文丘里施肥器的工作原理知，其喉部結(jié)構(gòu)對(duì)吸肥性能有較大的影響。喉部管和吸肥口 2 部分，吸肥口角度（吸肥口軸心線與施肥器出口軸心線之間徑比是其 2 個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。為分析這 2 個(gè)喉部結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)文丘里施肥，綜合前人研究基礎(chǔ)，，采用圖 2.2 所示的文丘里施肥器作為試驗(yàn)對(duì)象：管長(zhǎng)度的中點(diǎn)相交，A= a1=6 mm，B=C=10 mm，a=b=25 mm，λ=0.25，α=25度 γ 分別取值 75°、90°、105°、120°和 135°，喉管長(zhǎng)徑比 θ 分別取值 1. γ 與 θ 共有 15 種結(jié)構(gòu)參數(shù)組合方案。其中，無(wú)量綱 λ 表示喉管直徑 a1與，無(wú)量綱 θ 表示喉管長(zhǎng)度 D 與喉管直徑 a1的比值，α 為收縮段的收縮角散角，b 為出口直徑，B、C 分別為進(jìn)口直管段與出口直管段長(zhǎng)度。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S224.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674745