雾滴在根系上的粘附性仿真及试验研究

摘要

雾滴在根系上的粘附性研究对雾化栽培具有重大的意义，不同大小、不同速度、不同雾化量的雾滴在与根系碰撞的过程中会发生不同的形态变化，进而直接影响到植株对营养液及水分的吸收，当根系非常茂盛时，雾滴在根系内部运动受阻碍很大，此时应选择合适的雾滴粒径，以及合适的速度及雾化量的雾滴喷在根系上，才能使雾滴穿越外部根系，均匀的粘附于全部根系。
　　本文通过质构仪对雾培根系的力学特性进行了研究，结果表明，雾培根系具有较大的弹性模量，因此在研究雾滴与根系的碰撞过程中可以将根系看作刚性的壁面。使用FLUENT流体仿真软件，应用VOF方法，对雾滴与根系的碰撞做了数值模拟，可知雾滴的粒径大小、入射速度及雾滴与壁面接触角的大小对雾滴与壁面碰撞后雾滴形态变化都有重大影响,且液滴粒径大、入射速度大、接触角小时，液滴很容易破碎，当接触角大时更易反弹。
　　通过高速摄像系统拍摄了雾滴与壁面碰撞后的形态变化，用matlab对图像进行处理后得到了液滴的大小和速度，由试验结果可知液滴与壁面碰撞后会发生附着、反弹、破碎等现象。对比试验及仿真结果，可知雾滴在各个时刻所拍摄到的图片与数值模拟的结果基本一致，说明利用计算机仿真雾滴与根系的碰撞具有较高的可靠性。
　　通过工业喷雾激光粒度分析仪分别测试了频率为1.7MHz和107kHz的超声雾化喷头的雾滴粒径分布，得到两个喷头的平均直径分别为3.451um和26.348um。测试了在不同频率超声雾化喷头、不同风速、不同雾化量下根系的增重随时间的变化规律，通过对试验结果的分析得到如下结论:粒径大的雾滴更易粘附在根系上，但不易进入根系内部，而小雾滴更易进入根系内部。风速及雾化量越大雾滴更易粘附在根系上，而且更易进入根系内部，从而粘附在内部根系上使总增重更大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 本章小结

第二章 雾滴撞击根系表面的数值模拟

2．1 雾培根系力学特性试验

2．1．1 试验材料及设备

2．1．2 试验方法及过程

2．1．3 试验结果及分析

2．2 单雾滴撞击根系壁面数值模拟过程及结果

2．2．1 雾滴与壁面碰撞仿真模型

2．2．2 雾滴粒径大小对碰壁过程的影响

2．2．2 雾滴速度大小对碰壁过程的影响

2．2．2 接触角大小对碰壁过程的影响

2．4 本章小结

第三章 雾滴与根系碰撞试验设计与实施

3．1 单雾滴与壁面碰撞试验

3．1．1 试验装置及方法

3．1．2 试验过程

3．2 试验结果测定与分析

3．2．1 计算液滴直径

3．2．2 计算液滴速度

3．2．3 液滴与壁面碰撞后形态变化

3．2．4 液滴与壁面碰撞的仿真与试验结果对比

3．3 本章小结

第四章 雾滴在根系上的粘附性试验研究

4．1 雾化栽培器设计

4．2 雾滴粒径测试

4．3 雾滴对根系的粘附性试验

4．3．1 试验对象及装置

4．3．2 试验方法

4．4 试验结果及分析

4．4．1 试验结果

4．4．2 雾滴粒径大小对试验结果的影响

4．4．3 风速大小对试验结果的影响

4．4．4 雾化量大小对试验结果的影响

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文完成的主要工作与总结

5．2 进一步研究与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的主要论文与专利申请