【摘要】：隨著風機技術的發(fā)展,風機在茶園防霜方面的應用逐漸趨于主流,相較于傳統(tǒng)的煙熏、覆蓋、灌水等防霜方法,風機防霜具有機械化、自動化、效率高及效果好等優(yōu)勢。然而國內外在風機防霜方面的研究大多基于試驗開展,試驗研究只能從宏觀方面研究風機防霜的效果,并沒有對風機防霜的本質進行深入研究。因此借助于新的研究方法,對風機作用下流場特性和溫度變化進行研究具有重要意義。本文主要創(chuàng)新性工作及研究內容如下:1.介紹了風機在防霜領域的工作原理、應用及發(fā)展,特別介紹了風機作用下氣流擾動特性的研究現(xiàn)狀以及相應的國內外研究趨勢。介紹了茶園倒春寒氣象現(xiàn)象以及逆溫層的形成原因,并將逆溫層的溫度變化分布特性數(shù)值化以將其用于后述的數(shù)值計算和分析。研究形成逆溫層的因素在數(shù)值計算中的作用。較詳細的研究了風機防霜啟動時機及垂直空間上逆溫分布特性。2.分析了風機防霜類型及防霜面積,結合研究目的選定圓弧板葉型進行風機結構設計。對比了不同的葉型曲面設計方法,采用等環(huán)量設計方法計算設計半徑及葉片形狀。計算設計點在笛卡爾坐標系下的坐標,并利用MATLAB進行曲面擬合。3.對風機模型進行三維建模,分別對網(wǎng)格劃分、邊界條件設置、控制方程及湍流模型、網(wǎng)格無關性進行了研究分析。利用數(shù)值計算方法研究了風機的性能,發(fā)現(xiàn)在轉速相同時,三種風機的流量基本相同,但三葉片風機的效率最高,穩(wěn)定性較好。4.對風機防霜物理模型進行三維建摸,選用SST k ω湍流模型。對茶樹冠層處氣流流動特性及溫度變化進行了研究,發(fā)現(xiàn)茶樹冠層處氣流速度與轉速成正比,而某些區(qū)域的溫度隨著轉速的增加先升高后降低,但整個冠層的平均溫度隨轉速的增加而升高。5.研究了空間上流場特性與轉速的關系,發(fā)現(xiàn)該模型的轉速增加到某一臨界值時,會形成一個近似三角行的螺旋流,螺旋流的單邊寬度在1.5 m左右,半徑約3~5m。但是旋渦中心向風機左側偏移,旋渦中心與風機中心的連線與水平的夾角約為15.83°,但旋渦中心與風機中心的距離隨著轉速增加變化不明顯。經(jīng)過精確計算,本模型風機的俯角為50.9°時,螺旋流對茶樹冠層的作用面積達到最大。6.研究了空間上螺旋流與溫度變化的關系,發(fā)現(xiàn)螺旋流空間上的溫度分布比較均勻,與初始時相比有較大提高,且平均溫度隨著轉速的增加而增加。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S224

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本文編號：2786558