【摘要】：文丘里施肥器由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需外部動力等優(yōu)點(diǎn),在微灌系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中,施肥濃度固定,難以實(shí)現(xiàn)肥液濃度自動調(diào)節(jié),制約了裝置的應(yīng)用范圍,尤其是難以直接適用于灌溉施肥自動控制系統(tǒng)中。為此,本文首先采用CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對文丘里施肥器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并得出其最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),然后試制出其實(shí)物樣品,分別在文丘里施肥器的入口、出口和吸肥管3個位置安裝閥門進(jìn)行施肥濃度調(diào)控,通過試驗(yàn)測試與分析3種調(diào)控方式的調(diào)控性能,以獲得文丘里施肥器進(jìn)行變量施肥的最佳調(diào)控方式,從而可為將文丘里施肥器應(yīng)用于灌溉施肥自動控制系統(tǒng)中進(jìn)行變量調(diào)節(jié)施肥濃度提供理論基礎(chǔ)。本文的主要研究工作和結(jié)論如下:(1)基于CFD數(shù)值模擬分析方法,利用軟件Fluent 16.2.0、Solidworks2015和Gambit2.4,在0~0.3 MPa范圍內(nèi)的一系列入口水壓下,對收縮角α、擴(kuò)散角β、進(jìn)口直徑a、出口直徑b、吸肥口直徑A、進(jìn)口直管段長度B、出口直管段長度C、喉管直徑比λ、喉管長徑比θ、吸肥口角度γ等10個不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的文丘里施肥器進(jìn)行優(yōu)化分析,并從吸肥濃度、吸肥效率等方面,綜合分析得出文丘里施肥器的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)組合:a=b=25 mm,A=6.25 mm,B=C=20 mm,λ=0.25,α=25°,β=7°,γ=135°,θ=1.5;然后采用3D打印技術(shù)試制出其樣品,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了其吸肥性能。(2)將文丘里施肥器樣品置于管道系統(tǒng)中,分別在文丘里施肥器的入口、出口和吸肥口3個位置安裝球閥,并利用壓力計(jì)、流量計(jì)等儀器,搭建了一個文丘里施肥器施肥濃度調(diào)控性能測試平臺,通過調(diào)節(jié)各個球閥的閥門開度進(jìn)行施肥濃度的調(diào)控;分別在0~0.2MPa入口水壓下,測試3種調(diào)控方式的調(diào)控性能,而且對于每一種調(diào)控方式,閥門開度均在0~90°范圍內(nèi)以5°為步進(jìn)選取。其中,入口水壓的調(diào)節(jié)通過改變水箱的高度來實(shí)現(xiàn),閥門開度的確定通過安裝在球閥上的自制刻度盤進(jìn)行衡量。(3)在入口處,調(diào)節(jié)球閥開度0~70°時可連續(xù)調(diào)控肥液濃度。入口壓力減小時肥液濃度減少10.976%~0%。在壓力高時,球閥門開度為0°產(chǎn)生了振動,影響了肥液濃度;在出口處,調(diào)節(jié)球閥開度0~60°可連續(xù)調(diào)控肥液濃度。入口壓力減小時肥液濃度減少10.946%~0%。在壓力高時,球閥門開度為0°產(chǎn)生了振動,當(dāng)球閥開度為65~90°時,水倒灌到肥液桶,從而影響了肥液濃度;在吸肥口處,調(diào)節(jié)球閥開度0~75°可連續(xù)調(diào)控肥液濃度。球閥開度0~20°肥液濃度增加了,且當(dāng)球閥開度為20°時肥液濃度最高,為11.731%。入口壓力減小肥液濃度液減少11.731%~0.139%。在吸肥口處產(chǎn)生的振動幅度小于入口和出口處產(chǎn)生的振動幅度。(4)從吸肥濃度、吸肥效率和文丘里施肥器工作性能等方面,綜合比較3種調(diào)控方式可以得出,在吸肥口處進(jìn)行變量施肥調(diào)控具有最佳性能,從而可將自動調(diào)控裝置安裝于在文丘里施肥器的吸肥口處進(jìn)行變量施肥的自動調(diào)控。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S224.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683431