[發明專利]一種在線調控霧滴粒徑的防飄移氣力霧化噴頭及控制方法

有效

• 申請號: 201810074838.3
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108114822B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 劉雪美;劉興華;苑進;武民慶;李揚;李幻
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: B05B1/04
• 分類號: B05B1/04;B05B7/04;B05B7/08;B05B7/12;B05B17/06
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1.一種在線調節霧滴粒徑的防飄移氣力霧化噴頭的控制方法，其特征在于，霧化噴頭包括噴體、扇形霧化腔；

所述噴體由藥液導流腔、氣體導流腔、電磁流量閥構成；所述藥液導流腔后部與所述電磁流量閥相連，腔體前部為扇形噴嘴；所述氣體導流腔腔體前部為出氣角度不同的圓形出氣孔；所述電磁流量閥能夠在線調整流入導流腔的藥液流量；

所述扇形噴嘴位于所述噴體前部，扇形噴嘴周圍分布有8個圓形出氣孔，分為兩組：一組在扇形噴嘴扇面兩側對稱分布的6個圓形出氣孔噴出的相交氣流在噴嘴前方氣隙產生負壓將藥液從導流腔吸出，進行藥液初次霧化；一組在扇形噴嘴扇面角兩側對稱分布有2個圓形出氣孔，出口方向與噴體中軸線夾角為60°，有利于提高噴頭噴幅；

所述扇形霧化腔內壁分別固定有壓電陶瓷片和反射端面，霧化腔內形成的超聲駐波場可對初次霧化的藥液進行二次霧化，減小霧滴粒徑譜；

所述的控制方法，包括步驟：

1)根據作物種植密度和病蟲害防治需求，結合施藥機具行進速度和施藥高度，確定噴嘴的藥液流量Q_l，通過調節所述電磁流量閥開度滿足藥液流量需求；

2)根據自然風風速和作物冠層郁閉度確定的霧滴防飄移能力和霧滴穿透能力需求，明確所需氣液混合比例及其對應的輔助氣流流量Q_g和氣流流速U_g；

3)根據氣液兩相流體波動破碎機理，利用步驟1)和2)參數明確初次霧化液滴的粒徑譜范圍；

4)根據生物最佳粒徑理論，結合步驟3)的霧滴粒徑譜范圍，確定當前作業條件下的霧滴粒徑上限值r_max；

5)根據藥液密度、表面張力、流動黏度，確定霧化藥液的臨界韋伯數We_limit；由韋伯數表達式，可得超聲駐波場中液滴的韋伯數We′與各物理參數的一般關系式；

6)根據King的聲場力學理論，由步驟4)的r_max、步驟5)的We_limit、韋伯數We的一般關系式可得所需的超聲駐波聲輻射壓力下限值F_smin，結合聲輻射力F_s數學表達式，可得滿足霧化需求的超聲駐波場壓力振幅下限值p_0min；

7)利用外部電壓信號在線實時調節超聲駐波場的壓力振幅p₀，滿足p₀≥p_0min，便可動態調控通過所述扇形霧化腔的霧滴的半徑值r；若r＞r_limit，其韋伯數超出臨界值，從而導致霧滴流體穩定性減弱而發生破裂，即發生超聲波二次霧化過程；若r≤r_limit，液滴能夠保持動態穩定，順利通過扇形霧化腔。