基于RP技术的扇形雾喷头参数化设计及试验研究

摘要

扇形雾喷头是植保机械中应用广泛，且特点显著的一种植保喷头。扇形雾喷头还有许多问题亟待解决，尚需深入研究。本文旨在实现扇形雾喷头参数化结构设计，构建喷头快速开发平台技术，为实现我国自主快速开发扇形雾喷头系列化产品提供依据。
　　 本文从扇形雾喷头的内部结构优化设计和性能参数的试验研究入手，进行扇形雾喷头系列化产品的快速设计研究，使用二次开发工具Pro/Toolkit开发了扇形雾喷头参数化设计模块。
　　 其次采用FLUENT流体力学软件，对扇形雾喷头内部流场流动情况进行计算与模拟，模拟结果发现，速度与压力分布图的转折点都在切槽角处，并研究了变结构参数时对喷头内部速度场的影响程度。同时采用离散相模型(VOF)和离散相模型(DPM)对扇形雾喷头喷雾场及雾化过程进行了模拟。
　　 最后使用PolyJet快速成型技术制造出扇形雾喷头的实物模型，并使用喷头流量测量系统中对喷头的流量和喷雾角进行了测量，将测量的试验数据用来与理论推导数据和模拟数据对比分析，对比分析结果发现，流量数据变化趋势基本一致，而喷雾角数据趋势不明显。此结果表明，PolyJet快速成型技术的制造精度还不能满足喷头性能试验研究的要求。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

1 绪论

1.1选题背景

1.2植保用喷头种类及雾化原理

1.3目前植保用喷头的主要研究内容

1.4国内植保用喷头存在的主要问题分析

1.5本文研究内容及研究路线

1.5.1研究内容

1.5.2研究路线

2 扇形雾喷头的参数化设计

2.1扇形雾喷头参数化设计分析

2.2扇形雾喷头参数化设计的前期工作

2.2.1扇形雾喷头参数化设计的可修改参数选择与设定

2.2.2扇形雾喷头尺寸与可修改参数的关联与约束

2.3 Pro/Toolkit的基本概念

2.4扇形雾喷头参数化设计模块的实现

2.4.1扇形雾喷头参数化设计模块实现的具体步骤

2.4.2应用实例

2.5本章小结

3 扇形雾喷头内部流场及喷雾场的数值模拟试验

3.1 FLUENT软件介绍

3.2扇形雾喷头的内部流场流动情况的数值模拟

3.2.1内部流场流动情况的模拟过程和结果分析

3.2.2变参数时内部流场的模拟过程和结果分析

3.3利用多相流模型(VOF)模拟扇形雾喷头喷雾场形状

3.3.1多相流模型介绍及选择

3.3.2扇形雾喷头喷雾场形状的模拟过程和结果分析

3.4利用离散相模型(DPM)模型对扇形雾喷头喷雾场的模拟

3.4.1离散相模型(DPM)介绍

3.4.2扇形雾喷头喷雾场的数值模拟过程和结果分析

3.5本章小结

4 快速成型扇形雾喷头的试验研究

4.1快速成型技术介绍

4.1.1主流快速成型技术介绍

4.1.2扇形雾喷头的快速成型

4.2扇形雾喷头实物模型的试制与结果分析

4.2.1测试件的设计和测试仪器

4.2.2测试结果分析

4.3扇形雾喷头实物模型性能的试验研究

4.3.1试验条件及仪器设备

4.3.2试验结果及分析

4.4本章小结

5 结论和展望

5.1本课题的主要工作与结论

5.2进一步研究建议

参考文献

附录一硕士阶段发表的论文