果園多風機風送噴霧機聚風筒聚風特性的試驗研究

邊永亮 李建平 楊 欣 陳春皓 呂林碩 呂孟寬

(河北農業大學 機電工程學院，河北 保定 071000)

近年來，我國果園種植模式進行了現代化改造，大范圍的推廣矮砧密植種植模式。新型種植模式下的果樹靶標具有枝葉稠密的特點，為了提高藥液穿透力國內外廣泛使用風送噴霧技術。但傳統風送噴霧機的擴散送風方式會造成大量農藥飄移，從而對人類健康和環境造成嚴重威脅，研究聚風防漂移噴霧技術具有重要意義。

國外對風送噴霧防飄移技術展開大量研究，先后開發出塔型風送噴霧機、多風管風送噴霧機，多風機風送噴霧機。其中，多風機風送噴霧機有雙風機交叉流、四風機橫流和六風機塔型風送噴霧機等。國內開發出軸流風機和離心風機的雙風機風送噴霧機，對多風機噴霧機普遍使用的圓盤霧化器進行性能分析，鐘志清等研發出四風機橫流式風送噴霧機。果園風送噴霧果樹冠層內外沉積分布很大程度上取決于風送系統風力的有效供給，而國內外多風機風送噴霧機采用的風送噴霧系統均為風機外緣設置一圈噴頭的結構，存在風能利用率低、出風口到靶標之間噴霧四散飄移的問題。圍繞風機聚風技術，已有研究將風機與一個錐形風筒和一個柱形風筒組成的聚風筒接合進行風送試驗，聚風筒可提高氣流在水平方向的速度，有效約束霧體、減小能量損失，顯著提高風送噴霧的防飄移性能。聚風筒對噴霧機的風送系統性能改善具有重要作用。

基于以上分析，本研究擬運用計算流體力學(Computational fluid dynamics，CFD)技術，設計單因素和多因素試驗研究聚風筒的氣流衰減規律和噴霧沉積性能，并對風筒類型、風筒長度與風機轉速等因素對聚風性能的影響進行研究，確定適合多風機施藥裝置搭載施藥的聚風筒設計參數，以期為風送噴霧系統的改進設計提供參考。

1 聚風筒設計原理

1.1 聚風筒設計方案

聚風筒是一種使氣流體壓力降低而流速增加的特殊形狀的管段，廣泛應用于工程機械。本研究選定直筒式、漸縮式和漸開式3種風筒進行研究(圖1)：直筒式風筒為圓柱管段，管壁與軸線夾角(

θ

)為0°，漸縮式風筒的

θ

=-3°，漸開式風筒

θ

=3°。忽略風機性能因素影響，選定T35型通用軸流風機，風機高度

h

為40 cm，風機軸向寬度

L

為30 cm，聚風筒長度

L

對聚風效果有顯著影響，經初步研究，聚風筒管段長度≤30 cm，聚風作用不夠顯著。標準果園行距為4 m，果樹單側冠幅為1 m，噴霧機橫向設計尺寸只能≤2 m，單側風機加風筒應≤1 m，風機軸向寬度

L

為30 cm，故聚風筒管段最大寬度應≤70 cm，聚風筒管段長度可控制在30～70 cm。影響聚風筒聚風效果的因素為風機轉速，風筒類型，風筒長度。以出風口流速大小、氣流場分布情況是否滿足要求和風送噴霧質量的高低評價聚風筒設計方案的優劣。

1.軸流風機;2.電機;3.扇葉;4.風筒 1.Axial fan; 2.Motor; 3.Fan blade; 4.Hair dryer h為風機高度；L1為風機軸向寬度；L2為風筒長度；θ為管壁與軸線夾角。 h is the height of the fan; L1 is the axial width of the fan; L2 is the length of the fan; θ is the angle between the tube wall and the axis.圖1 風筒設計方案圖(剖視圖)Fig.1 Design plan of the wind duct (cross-sectional view)

1.2 聚風筒仿真分析與對標試驗

為分析不同類型的聚風筒的風場特性，通過應用CFD仿真軟件Solidworks flow simulation進行仿真運算。

1

.

2

.

1

氣流場數值仿真過程1) 模型建立。建立風機與聚風筒組成的風送系統三維模型。依據矮砧密植蘋果園機械作業的園藝要求：果樹行距為4 m，株距1.5 m，樹高約4 m，單顆果樹橫向最大幅寬約2 m，故設置計算域為長

L

=4 m，寬

W

=2 m，高

H

=4 m的矩形空間，保持與在果園中實際作業的空間尺寸基本相同。本研究風機與聚風筒的外流場無需設置邊界條件。聚風筒三維空間模型見圖2。

1.計算域；2.旋轉域；3.聚風筒；4.果樹模型 1.Computational domain; 2.Rotational domain; 3.Wind collecting tube; 4.Fruit tree model H為計算域高度；W為計算域寬度；L為計算域長度；H1為風機軸線距計算域底面的距離；L3為風筒出風口距果樹樹干中心線的距離；L4為風筒出風口距計算域左側面的距離；l為風場內測量點距出風口的距離。 H is the height of the calculation domain; W is the width of the calculation domain; L is the length of the calculation domain; H1 is the distance between the fan axis and the bottom of the calculation domain; L3 is the distance between the air duct outlet and the center line of the fruit tree trunk; L4 is the distance between the air outlet of the air duct and the left side of the calculation domain; l is the distance from the measurement point in the wind field to the air outlet.圖2 聚風筒三維空間模型Fig.2 Three-dimensional space model of wind cconverging tube

2)網格劃分。采用全局網格與局部網格劃分相結合的方式對風送系統進行處理，共計生成流體網格382 189個。經細化后的網格可基本滿足風送系統外流場的基本運算。

3)物理模型選取及運算。為研究風機旋轉產生的風經過聚風筒后形成的風場，選取“旋轉運動模塊”中的“局部旋轉(均值)”。旋轉區域的流動參數使用穩態方法計算，在旋轉區域的邊界求均值，設置葉片旋轉速度為1 000 r/min。選擇

k

-

ε

湍流模型，可滿足旋轉流的紊流度、湍流強度的要求，環境溫度設置為298.5 K(室溫25 ℃)，壓力為標準大氣壓101.325 kPa。默認環境風速為0.1 m/s，目標監測選取靜壓、總壓、動壓、流體密度、速度和風力。

1

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2

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2

聚風筒氣流場對標試驗

為驗證仿真試驗是否符合實際情況，進行聚風筒中心軸線風速標定試驗。

1)試驗儀器。YCBP4-2永磁變頻崗位式變頻風機，轉速為600～3 000 r/min，可供風量4 000～11 000 m/h，全壓范圍100～350 Pa；UT363S 數字式風速計，風送測量范圍為0.4～30.0 m/s，分辨率0.01 m/s，準確度±5%；水敏紙，重慶六六山下植保科技有限公司生產；激光掃描儀型號：Epson perfection 1670；溫度測試儀型號：精創RC-4；UNI-T非接觸式轉速計。管段長度為60 cm的漸縮式、漸開式、直筒式風筒各1個。

2)試驗過程。開啟待測風機，風機轉速調到1 000 r/min。采用風速儀點對點測量法測量取樣點上的風速大小，測量點取在風機軸線上，每間隔20 cm取1個測量點。

1

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2

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3

試驗結果分析

聚風筒風速標定曲線見圖3：3種風筒物理與仿真試驗的出口風速隨距離變化的趨勢基本一致，曲線基本重合，平均誤差分別為4%、5%和9%，仿真模型可基本模擬軸流風機配置聚風筒風場的運行規律。經Origin非線性曲線擬合發現，3種風筒的風速隨距出口距離的增大呈現指數函數衰減，擬合函數為：

y

=

y

+

A

e-

(1)

式中：

y

為風速，m/s；

y

為初速度，m/s；

A

和

t

為擬合函數系數。由指數函數的性質可知，

t

值越小，函數衰減越快。直筒式、漸縮式和漸開式聚風筒的

t

系數分別為0.23、0.35和0.31，由此可知，直筒式聚風筒風速衰減最快，漸縮式風筒衰減最慢。

圖3 直筒式(a)、漸縮式(b)、漸開式(c)聚風筒風速標定曲線Fig.3 Wind speed calibration curve diagram of straight cylinder type (a), tapered type (b) and involute type (c) wind converging ducts

2 影響聚風特性的因素分析

為進一步研究聚風筒類型、聚風筒長度和風機轉速因素對聚風特性的影響，設置如圖4所示的試驗裝置，霧滴主要通過標尺上的水敏紙收集，采用水敏紙分析霧滴沉積情況。水敏紙在標尺上間隔20 cm放置1張，共放置20張。

2.1 風筒類型對聚風特性的影響

在風機轉速為1 440 r/min、風筒長度60 cm條件下，進行3種風筒和無風筒的噴霧試驗和仿真模擬試驗。

2

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1

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1

霧滴霧化情況

風能越大可傳遞給霧滴的能量越大，越有利于霧滴穿透果樹冠層。采用霧化后的霧滴粒徑大小表征聚風性能的優劣。不同風筒類型霧滴體積中值直徑(VMD)分布見圖5：4種風筒類型下VMD均值分別為185.31、154.42、268.28和369.86 μm，無風筒狀態下VMD普遍大于240 μm，霧滴霧化較差，有聚風筒作用的條件下，霧滴的VMD普遍減小，霧滴的霧化作用明顯，漸縮式風筒的聚風霧化作用性能尤為明顯。

1.電源；2.地輪；3.支撐架；4.導線；5.軸流風機；6. 變頻電機；7.扇葉；8.聚風筒；9.環形噴管；10.噴頭；11.噴霧角；12.藥桶；13.水管；14.電動隔膜泵；15.標尺；16.水敏紙 1.Power； 2.Ground wheel； 3.Support frame； 4.Wire； 5.Axial fan； 6.Frequency conversion motor； 7.Fan blade； 8.Wind collecting tube； 9.Ring nozzle； 10.Nozzle； 11.Spray angle； 12.Medicine barrel； 13.Water pipe； 14.Electric diaphragm pump； 15.Ruler； 16.Water sensitive paper圖4 聚風特性試驗裝置Fig.4 Test device for wind converging characteristics

圖5 4種風筒類型霧滴體積中值直徑分布箱線圖Fig.5 Box plot of droplet volume median diameter distribution for four types of wind ducts

2

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1

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2

風場速度流線

對4種風筒形式下的風場進行仿真，風場的速度流線見圖6：在無風筒、直筒式、漸縮式和漸開式聚風筒的狀態下，旋轉軸線上的風場最大風速分別為2.89、3.10、4.86和8.32 m/s，最大風壓分別為5.81、10.27、18.68和7.23 Pa；無風筒狀態下的風速總體偏小，風場較為分散，氣流集中段較短，速度衰減較快。有聚風筒的情況下，風速均經風筒加速后形成氣流集中段后再向外擴散。漸開筒相對于直筒與漸縮筒的氣流集中段較短，擴散性較強。氣流集中性能由高到低排序為漸縮式、直筒式、漸開式、無風筒。

圖6 無風筒(a)、直筒式(b)、漸開式(c)和漸縮式(d)風筒速度流線圖Fig.6 Velocity streamline diagram of no wind duct type (a), straight cylinder type (b), involute type (c) and tapered type (d) wind ducts

2

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1

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3

不同風筒類型下的霧滴橫向穿透性

將水敏紙分別粘貼在果樹模型內中外3層葉子的葉面葉背上，噴霧口距果樹樹干的距離為1.5 m。霧滴橫向穿透性試驗結果見表1：加聚風筒的霧滴沉積要普遍優于無風筒，內中外3層的變異系數較小，聚風筒可有效改善霧滴沉積效果。內層葉面葉背的霧滴沉積密度由大到小呈現漸縮式、直筒式、漸開式、無風筒的規律，3種聚風筒脅迫霧滴的橫向穿透性能由高到低為漸縮式、直筒式、漸開式、無風筒。

表1 不同風筒類型的果樹冠層霧滴沉積密度

Table 1 Droplet deposition density of fruit tree canopy with different types of air ducts 滴/cm

冠層Canopy張貼位置Post location聚風筒類型 Concentrator type無風筒No air dryer直筒式Straight漸縮式Tapered漸開式Involute內層Inner layer葉面80.28119.33121.36118.81葉背34.1857.1463.9358.55中層Middle layer葉面212.38261.19280.00243.21葉背59.0975.2683.6772.17外層Outer layer葉面260.00290.87310.25304.67葉背125.00134.26140.99138.00

2.2 風筒長度對聚風特性的影響

2

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2

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1

聚風筒長度對風速的影響在風機轉速為1 440 r/min，聚風筒類型一致的條件下，5種不同聚風筒長度(

L

)下風速隨距出風口距離(

l

)的變化見圖7。當

L

為30～60 cm時，直筒式聚風筒出風口風速隨著

L

的增大，最大風速呈增大趨勢，當

L

為70 cm時出現下降；隨著

L

的增加，風速峰值橫坐標在0.2～0.7 m內逐漸向后移動。在距出風口1.0～1.5 m范圍內，

l

相同時，

L

越長，速度越大。漸縮式聚風筒出口風速隨著

L

的增加，聚風所得的最大風速呈現先減后增的趨勢；隨著

L

的增加，風速峰值在0.3～1.0 m 區間內逐漸向后移動。

l

在1.0～1.5 m范圍內，在相同距離處，

L

越長，速度越大。漸開式出口風速變化較為復雜，存在2個峰值，噴霧作業主要應用第二峰值；隨著

L

的增大，風速第二峰值呈現增大趨勢，在距出風口1.0～1.5 m范圍內，

l

相同時，

L

越長，速度越大。由上述分析，選取50、60和70 cm為后續多因素試驗的聚風筒長度。

L2為聚風筒長度。 L2 is the length of the condenser.圖7 直筒式(a)、漸縮式(b)和漸開式(c)風筒風速隨距出風口距離的變化Fig.7 Straight cylinder type (a), tapered type (b) and involute type (c) wind speed change curve with the distance from the air outlet

2

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2

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2

聚風筒長度對霧滴沉積的影響選取聚風筒為漸縮筒，風機轉速為1 440 r/min，研究聚風筒長度

L

對霧滴沉積的影響，試驗方法同2.1節，試驗結果見圖8：

L

為50、60和70 cm時的霧滴沉積情況較優于30和40 cm。

2.3 風機轉速對聚風特性的影響

2

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3

.

1

風機轉速對風速的影響在聚風筒長度為50 cm的條件下，研究3種聚風筒的風機轉速對風速的影響，仿真結果見圖9：3種風筒出風口風速隨著轉速呈倍數的增大，速度峰值也呈倍數增大；轉速的改變不影響速度峰值的位置，直筒式和減縮式聚風筒的速度峰值出現在0.5 m左右，漸開式聚風筒的速度峰值出現在0.1 m左右、速度谷值出現在0.5 m左右；在距出風口0～3.0 m范圍內，在

l

處，轉速越大，風速越大。

圖8 漸縮式風筒不同風筒長度下的 果樹冠層霧滴沉積密度Fig.8 Droplet deposition density of fruit tree canopy under different lengths of tapered wind ducts

圖9 直筒式(a)、漸縮式(b)和漸開式(c)風筒不同轉速(n)下風速隨距出風口距離的變化Fig.9 Wind speed of the straight cylinder type (a), tapered type (b) and involute type (c) air ducts at different speeds (n) varies with the distance from the air outlet

2

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3

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2

風機轉速對霧滴沉積的影響

聚風筒為漸縮筒，聚風筒長度為50 cm，試驗方法同2.1節，不同風機轉速對霧滴沉積的影響見圖10：在720～2 880 r/min轉速范圍內，風機轉速越高，霧滴沉積效果越好。

圖10 不同風機轉速下果樹冠層的霧滴沉積密度Fig.10 Droplet deposition density of fruit tree canopy under different fan speeds

2.4 響應面參數優化

2

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4

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1

試驗結果與方差分析為確定聚風筒的最佳設計參數，進行聚風特性試驗，研究風筒類型、風筒長度和風機轉速交互作用對聚風特性的影響。試驗因素水平見表2。應用Design-Expert 12.0的Box-behnken design 模型進行試驗設計與分析，響應指標選取距出風口1.0 m處的平均速度

Y

和風場的縱向幅寬

Y

。試驗方案與結果見表3。

表2 聚風特性試驗因素水平
Table 2 Test factor levels of wind converging characteristics

水平Level因素 FactorA,聚風筒類型Air ducttypeB,聚風筒長度/cmLength ofair ductC,風機轉速/(r/min)Fan speed-1漸縮式507200漸開式601 4401直筒式702 880

表3 參數優化試驗方案與結果
Table 3 Test scheme and results of droplet deposition

試驗序號No.因素水平 Factor levelABCY1/(m/s)Y2/mm試驗序號No.因素水平 Factor levelABCY1/(m/s)Y2/mm1-1-102.681 625.801001-11.451 542.2621-102.151 570.93110-110.962 439.763-1104.191 459.88120113.022 634.784-1104.062 203.73130000.981 978.525-10-13.311 465.25140000.841 858.816-10-12.521 422.43150000.761 964.917-1013.652 012.47160000.641 749.3481013.442 506.81170000.881 933.9290-1-10.251 451.67

注：為風速；為風場縱向幅寬。表4同。

Note: is wind speed; is the longitudinal width of wind field.Table 4 is the same.

回歸方程方差分析見表4。剔除不顯著項，風速

Y

、風場縱向幅寬

Y

分別與聚風筒類型

A

、聚風筒長度

B

、風機轉速

C

的二次多項式回歸方程為：

Y

=0

.

82-0

.

21

A

+0

.

84

B

+0

.

44

C

+0

.

22

BC

+ 2

.

13

A

+0

.

32

B

+0

.

28

C

(2)

Y

=1897

.

10+142

.

56

A

+94

.

06

B

+ 464

.

03

C

+199

.

68

AB

+134

.

29

AC

- 173

.

70

A

+128

.

34

C

(3)

風速回歸模型顯著性檢驗

P

<0.000 1，失擬項

P

=0.158 0，說明模型極顯著，失擬不顯著，擬合統計

R

=0.992 6，試驗誤差較小，模型的擬合程度高。對風速的影響，

B

、

C

、

A

、

B

極顯著，

A

、

BC

、

C

顯著，影響顯著順序為聚風筒長度>風機轉速>聚風筒類型>聚風筒長度與風機轉速交互作用。聚風筒長度與風機轉速交互項對風速影響顯著。風場縱向幅寬回歸模型顯著性檢驗

P

=0.000 2<0.01，失擬項

P

=0.376 9>0.05，說明模型極顯著，失擬不顯著，擬合統計

R

=0.970 5，試驗誤差較小，模型的擬合程度高。對風場縱向幅寬的影響，

A

、

C

、

AB

、

A

極顯著，

B

、

AC

、

C

顯著，影響顯著的順序為風機轉速>聚風筒類型>聚風筒類型與聚風筒長度交互作用>聚風筒長度>聚風筒類型與風機轉速的交互作用。聚風筒類型與聚風筒長度的交互作用對風場縱向幅寬有極顯著影響，聚風筒類型與風機轉速的交互作用對風場縱向幅寬有顯著影響。

表4 風速和風場縱向幅寬試驗回歸方程方差分析
Table 4 Analysis of variance for regression equations of wind speed and the longitudinal width of wind field

因素FactorY1Y2F1P1F2P2模型Model103.64<0.000 125.600.000 2 A11.300.012 015.760.005 4 B183.050.000 16.860.034 5 C51.410.000 2166.92<0.000 1 AB1.310.289 615.450.005 7 AC2.760.140 66.990.033 2 BC6.070.043 30.260.623 1 A2626.91<0.000 112.310.009 9 B214.500.007 10.030.871 3 C210.830.013 36.720.035 8失擬項 Lack of fit3.000.158 01.350.376 9

試驗因素交互作用對風場風速的影響：在聚風筒類型不變時，隨著聚風筒長度的增大，風速呈現先上升后下降趨勢；在聚風筒長度一定時，風速隨著聚風筒類型的變化呈現先下降后上升的趨勢，漸縮筒、直筒式風筒比漸開式風筒聚風性能更優；在聚風筒長度不變時，風場風速隨著風機轉速的增加呈現上升趨勢；在風機轉速一定的情況下，風場風速隨著聚風筒長度的增加呈現增長的趨勢。在聚風筒類型一定的情況下，風場風速隨著風機轉速的增加呈現增長趨勢；在風機轉速一定的情況下，隨著風筒類型的變化，風速呈現先下降后增加趨勢。

試驗因素交互作用對風場縱向幅寬的影響：在風筒類型不變時，隨著風筒長度的增大，風場縱向幅寬呈現上升趨勢；在風筒長度一定時，風速隨著聚風筒類型的變化呈現先上升后下降的趨勢，漸開式風筒風場縱向幅寬較大；在風筒長度不變時，風場縱向幅寬隨著風機轉速的增加呈現上升趨勢；在風機轉速一定的情況下，風場縱向幅寬隨著風筒長度的增加呈現緩慢增長的趨勢。在風筒類型一定的情況下，風場縱向幅寬隨著風機轉速的增加呈現增長趨勢；在風機轉速一定的情況下，隨著聚風筒類型的變化，風場縱向幅寬呈現先下降后增加趨勢。

2

.

4

.

2

參數優化與驗證為獲得對聚風筒設計的最佳參數組合，運用Design-Expert 12.0軟件的優化分析功能，以評價聚風性能的2個指標

Y

、

Y

為目標函數，對聚風筒設計參數進行優化。較大風速可起到翻動樹葉增加葉背霧滴沉積量的，風場縱向幅寬是滿足噴霧覆蓋到整顆果樹的必要參數，但太大的幅寬會造成噴霧的飄移。由于樹高為4.0～4.5 m，一側果樹采用3套風送噴霧裝置，經計算，適宜幅寬范圍為1 300～1 500 mm，故目標函數為：

Y

[max];

Y

[1 400,1 600];約束條件為：

A

的水平值∈[-1,1];

B

的水平值∈[-1,1];

C

的水平值∈[-1,1]。通過軟件選出滿意度最高的編碼值組合：

A

的水平值為-0.960;

B

的水平值為1.000;

C

的水平值為0.254。此參數組合下，風速為4.191 m/s，風場縱向幅寬為1 594.47 mm。為了檢驗優化后所得數據，選取聚風筒類型為漸縮筒，風筒長度為70 cm，風機轉速1 440 r/min，在曲陽綠陽農業產業園區進行3組平行試驗，試驗時間為上午9：00，環境濕度為31%，環境最大風速約0.2 m/s，風力等級對試驗影響可以忽略不計。試驗數據取均值，風速

Y

為4.115 m/s，風場縱向幅寬

Y

為1 547.92 mm(表5)。預測值與實際試驗值誤差小于5%，說明預測模型可靠。

表5 風速和風場縱向幅寬優化模型預測值與試驗值
Table 5 Predicted value and experimental value of wind speed and wind field longitudinal width optimization model

試驗序號No.因素Factor風速Y1Wind speed風場縱向幅寬Y2Wind field longitudinal width聚風筒類型Hair dryertype聚風筒長度/cmLength ofair duct風機轉速/(r/min)Fan speed預測值/(m/s)Predictivevalue試驗值/(m/s)Actualvalue相對誤差/%Relativeerror預測值/mmPredictivevalue試驗值/mmActualvalue相對誤差/%Relativeerror14.0563.221 555.322.462漸縮式701 4404.1914.2782.081 594.471 538.463.5134.0124.271 549.982.79

由上述參數優化與驗證試驗，確定聚風筒的設計運行參數為：漸縮筒，風筒長度70 cm，風機轉速1 440 r/min。

3 結 論

本研究設計了一種將軸流風機與聚風筒直接配合的風送系統，運用計算流體力學技術與對標試驗研究3種聚風筒的氣流衰減規律，設計單因素與多因素試驗對風筒類型、風筒長度與風機轉速等因素對聚風性能的影響進行研究。主要結論如下：

1)與軸流風機直接配合的直筒式、漸縮式、漸開式3種聚風筒，可將風力集中，減少風能耗散，用于多風機風送噴霧機的設計。3種風筒的風速隨距出口距離的增大呈現指數性衰減。直筒式的聚風筒風速衰減最快，漸縮式風筒的衰減最慢。

2)聚風筒對霧滴的脅迫作用明顯，有風筒的條件下，霧滴體積中值直徑分布較無風筒的偏低，漸縮式風筒的聚風性能尤為明顯；氣流集中性能由高到低排序為漸縮式、直筒式、漸開式、無風筒；3種聚風筒脅迫霧滴的橫向穿透性能由高到低為漸縮式、直筒式、漸開式；聚風筒長度越長，聚風性能越好；隨著轉速呈倍數的增加，速度峰值也呈倍數增加，轉速的改變不影響速度峰值的位置，距出風口的距離相同時，轉速越大，風速越大。

3)影響風場風速的顯著順序為：聚風筒長度>風機轉速>聚風筒類型>聚風筒長度與風機轉速交互作用。對風場縱向幅寬的影響顯著順序為風機轉速>聚風筒類型>聚風筒類型與聚風筒長度交互作用>聚風筒長度>風筒類型與風機轉速的交互作用。聚風筒最優參數設計組合為，風筒類型為漸縮筒、聚風筒長度為70 cm、風機轉速1 440 r/min，此參數組合下，距出風口1 m處的風場風速均值為4.115 m/s，縱向幅寬為1 547.92 mm。