發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 07:29

　　 水肥一體化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用,也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向之一。目前,水肥一體化施肥設(shè)備的應(yīng)用率還處于較低水平,灌溉施肥仍然采用傳統(tǒng)的大水漫灌或簡易的水肥一體化設(shè)備,自動(dòng)化、智能化程度低,不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化的發(fā)展。本論文基于Fluent仿真技術(shù)設(shè)計(jì)了一款水肥一體化施肥機(jī),主要對原液制備和首部樞紐部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,針對現(xiàn)階段施肥機(jī)灌溉壓力不可調(diào)整的問題對首部樞紐部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,提出通過泄壓回流的方式進(jìn)行灌溉壓力調(diào)節(jié)。利用數(shù)值模擬的方法對混肥過程進(jìn)行仿真分析,揭示了混肥過程中的流體運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理;搭建了混肥試驗(yàn)平臺,通過試驗(yàn)研究的方法對數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)灌溉壓力可調(diào)式首部樞紐設(shè)計(jì)。應(yīng)用三維建模軟件設(shè)計(jì)了基于泄壓回流方式的灌溉壓力調(diào)節(jié)首部樞紐,并對首部樞紐進(jìn)行了加工制造。經(jīng)過調(diào)試和優(yōu)化,泄壓回流的方式可以實(shí)現(xiàn)灌溉壓力的調(diào)節(jié),能夠滿足不同面積的施肥灌溉作業(yè)要求,滴箭的流量均勻性良好。(2)回流混合模式的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究。對回流混合過程進(jìn)行數(shù)值模擬,提取了流體域中壓力、速度矢量和流線等特征。發(fā)現(xiàn)射流回流混合模式和切向回流混合模式下的壓力梯度分布不明顯,軸向截面內(nèi)的速度矢量值較小;軸向回流混合模式下壓力梯度比較明顯,軸向截面內(nèi)的速度矢量值有所增加;軸向疊加切向回流混合模式下壓力梯度分布最為明顯,速度矢量充滿整個(gè)軸向截面,流線充滿了整個(gè)流體域。試驗(yàn)結(jié)果表明,射流回流混合模式和切向回流混合模式下固態(tài)粉末型肥料混合均勻所用時(shí)間較長,不適合混肥作業(yè);固態(tài)粉末型肥料在軸向回流混合模式下經(jīng)過140s后混合均勻,軸向疊加切向混合模式下經(jīng)過100s混合均勻。軸向疊加切向回流混合模式適合進(jìn)行液態(tài)型肥料和固態(tài)粉末型肥料的混肥作業(yè)。(3)攪拌疊加回流混合模式的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究。對攪拌疊加回流混合過程進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)軸向截面內(nèi)壓力梯度分布明顯,形成明顯的渦結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在攪拌模式下,固態(tài)粉末型肥料經(jīng)過65s后混合均勻,固態(tài)顆粒型肥料經(jīng)過170s后混合均勻。在攪拌疊加回流混合模式下,固態(tài)顆粒型肥料在經(jīng)過110s后混合均勻,相對于攪拌槳模式節(jié)省了60s。攪拌槳疊加回流混合模式適合進(jìn)行固態(tài)顆粒型肥料的混肥作業(yè)。(4)樣機(jī)制作與性能測試。根據(jù)整機(jī)三維模型進(jìn)行了樣機(jī)制作,并進(jìn)行了整機(jī)性能測試。測試結(jié)果表明,施肥機(jī)具有良好的穩(wěn)定性與連續(xù)性,灌溉作業(yè)中不同滴箭流量之間的誤差在5%以內(nèi)。本論文設(shè)計(jì)的水肥一體化施肥機(jī)的方案是合理可行的,樣機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,可以滿足水肥一體化灌溉要求。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S224.2
【部分圖文】：

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設(shè)施水肥一體化施肥機(jī)的設(shè)計(jì)與混肥方式研究42006）。定比施肥器的優(yōu)點(diǎn)在于施肥過程的吸肥比例可調(diào)，且整個(gè)施肥過程中肥液濃度一致；相對于文丘里施肥器而言，不需要增加額外的動(dòng)力就能滿足吸肥效率要求。此設(shè)備雖然輕便且便于控制，但是無法實(shí)時(shí)監(jiān)測灌溉水肥的混合比例，存在一定的盲目性，導(dǎo)致了水肥的浪費(fèi)。a.壓差式b.文丘里c.定比施肥器圖1-3簡易施肥設(shè)備Fig.1-3Simplefertilizerapplicationequipment精準(zhǔn)自動(dòng)水肥一體化裝備在設(shè)施生產(chǎn)過程中的應(yīng)用還處于起步階段，因需投入一定量的成本，農(nóng)戶配備此類設(shè)備的積極性并不高。目前隨著政府在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)施的一系列舉措，設(shè)備使用情況有了較大的改觀。國內(nèi)現(xiàn)有的自動(dòng)精準(zhǔn)化施肥設(shè)備與國外同類
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2863640