带阶梯型谐振腔的Hartmann低频超声雾化喷嘴设计及试验

摘要：

针对目前雾化栽培领域所用喷嘴无法兼具雾滴粒径细小及大雾化量特性的问题,该文设计了一种带阶梯型谐振腔的流体动力式Hartmann低频超声雾化喷嘴,为了使喷嘴喷雾方向可控,对雾化区域进行了流场主动控制,即在喷雾出口区域设置了圆锥罩,通过数值模拟研究了小尺寸阶梯型谐振腔的振动特性,对其雾化效果进行了试验对比.结果表明:在相同参数条件下,当阶梯型谐振腔第二级阶梯孔与第一级阶梯孔深度比超过2时,其谐振频率达到了传统圆柱型谐振腔谐振频率的1.6~1.7倍;圆锥罩的加入使得腔内流体压力振幅变大,初段起振特性更优;阶梯型谐振腔两级阶梯孔孔径比是影响阶梯腔谐振特性的重要因素,阶梯孔孔径比的改变会使阶梯型谐振腔的谐振模式由"回流模式"转变为"尖声模式"或使谐振现象消失;带阶梯型腔体的低频超声雾化喷嘴比带普通圆柱型腔体喷嘴的雾化效果更好,在0.1 MPa~0.5 MPa的进气压力下,前者比后者雾滴粒径小2~6μm;阶梯型谐振腔式超声雾化喷嘴在加装圆锥罩之后,低压时的雾滴粒径随供气压力变化更大,而在高压时,其雾化效果与没有加装圆锥罩的阶梯型谐振腔式超声雾化喷嘴相比基本一致;索太尔平均粒径SMD(Sauter mean diameter)随Laval管出口与谐振腔之间的距离的变大呈现出先变小后变大的趋势,SMD的变化趋势与腔内声压级SPL的变化趋势基本一致.雾化量为2 L/h下时,阶梯腔式超声雾化喷嘴的最小雾滴粒径为42μm.该研究可为阶梯腔式超声雾化喷嘴在雾化栽培领域的应用提供参考.

关键词：喷嘴、数值模拟、喷雾、试验、Hartmann低频超声雾化、阶梯型谐振腔、圆锥罩

所属期刊栏目：33

分类号：S224.3(农业机械及农具)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51275214;江苏自然科学基金资助项目BK2011470;江苏高校优势学科建设工程资助项目苏财教2011 8号

在线出版日期：2017-07-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：66-73