植保无人机喷洒结构设计与优化设计.docx

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1、植保无人机喷洒结构设计与优化摘要植物保护作为农业生产、作物高产稳产的重要保障，一直都受着国内外研究人员的高度重视，在我国一般都采用化学药物喷泗的方法对农作物进行除虫，除杂草，进行保护。特别是在区域性爆发植物，害虫威胁时，这种方法既能降低成本，又有着快速有效的作用。本篇论文，将对农用植物保护喷头进行展开深入的研究探讨，通过使用Solidworks软件对农用植物保护喷头进行参数化设计与研究，并且针对切槽角a喷孔直径D和偏心距E这三种影响喷头性能的结构参数。通过数据参数进行了正交排列组合，使用sounding works simulation的流体分析功能，对喷头的三个重要参数进行了流体分析，通过研

2、究喷头入口和出口的压力，速度云图，以及横截面上的，河沿中心线方向上的速度压力，深入分析了关于切槽角度，内腔直径，偏心距对喷头性能参数的影响。通过数据分析以及各截面上的速度云图和压力云图，以及喷头出口和入口的速度压力云图，到在压力入口恒定的条件下，在喷头出口最窄的地方，流体流速和压力最大，并且速度和压力值呈现向四周递减的形式。综合数据分析发现，在整个模型内部，速度和动压值呈现三段跳跃的形式增加,第一阶段动压稳定上升最快，第二阶段动压稳定其中动压值在喷头入口 0到4毫米之间，没有较大的变化，两者都在喷头出口附近函数值变化很大。最后通过多种数据的分析研究确定出了合适的参数范围，即该模型在内腔直径取0

3、.5mm至U 1mm,切槽角度取25。到30。偏心距2mm到2.5mm时喷头压力流速云图分布均匀，流体效果最好。在整个过程中压力增加最为线性，出口压力理想，能量损耗较少，对喷头寿命性能有很好的保护。关键词：植保喷头，sounding works simulation,压力云图，速度云图，切槽角度Design and optimization of plant protection UVA sprayingstructureAbstractPlant protection, as an important guarantee for agricultural production and hig

4、h andstable crop yields, has always been highly valued by researchers at home and abroad.Chemical control is the most effective means of plant protection, and spraying of pesticidesis the main control for crop diseases, insects and weeds. Method, especially when a largearea of pests, diseases and we

5、eds occur suddenly, the pesticide spraying method is morerapid and effective. This paper will carry out in-depth research and discussion on agriculturalplant protection sprinklers. Through the use of Solidworks software, the parametric designand research of agricultural plant protection sprinklers w

6、ill be carried out, and the three typesof slot angle a, nozzle diameter D and eccentricity E are aimed at. Structural parameters thataffect the performance of the nozzle. Through the orthogonal arrangement and combinationof data parameters, using the fluid analysis function of sounding works simulat

7、ion, the threeimportant parameters of the nozzle are analyzed for fluid. By studying the pressure at theinlet and outlet of the nozzle, the velocity cloud graph, and the riverside in the cross sectionthe velocity and pressure in the direction of the centerline are deeply analyzed about theinfluence

8、of slot angle, inner wall diameter, and eccentricity on the performance parametersof the sprinkler.Comprehensive data analysis found that within the entire model, the speed and dynamicpressure values showed a three-stage jump increase. The first stage of dynamic pressurestably rose fastest, and the

9、second stage of dynamic pressure stability, where the dynamicpressure value was between 0 to 4 mm at the nozzle entrance. In the end, the appropriateparameter range was determined through analysis and research of a variety of data, that is,the internal cavity diameter of the model is 0-5 mm to 1 mm,

10、 and the groove angle is 25 to30. The nozzle pressure when the eccentricity is 2 mm to 2.5 mm the flow velocity cloudimage is evenly distributed. The energy loss is less, and there is a good protection for the lifeperformance of the nozzle.Keywords: Plant Protection Sprinkler, Sounding Works Simulat

11、ion, Pressure Cloud Graph,Velocity Cloud Graph, Cutting Angle摘要1Abstract2弓I言31绪论11.1 研究背景及意义11.2 国外研究现状21.3 国内研究现状31.4 研究内容42无人机喷洒结构设计总体设计52.1 无人机喷洒系统整体设计52.1.1 整体设计52.1.2 工作方式62.2 喷洒结构62.2.1 喷洒系统设计62.2.2 喷头机构初步设计73植保无人机喷头的结构分析93.1 植保无人机喷头种类和原理103.2 喷头结构的设计123.2.1 扇形喷头的结构123.2.2 锥形喷头的结构133.3 喷头结构参数的

12、设计143.3.1 扇形雾喷头结构参数确定153.3.2 锥形雾喷头结构参数确定163.4 小结174用solidworks软件对喷头进行三维建模184.1 不同终端形状的扇形雾喷头的三维设计194.2 扇形雾喷头的三维设计194.2.1 扇形雾三维喷头一的建模194.2.2 扇形雾三维喷头二的建模224.3 对两种三维扇形雾喷头不同参数的配置定义254.4 总结265无人机喷头的流场仿真分析275.1 关于 SolidWorks Flow Simulation 简介275.2 流体动力学计算285.2.1 流体动力学的研究步骤285.2.2 流体动力学控制方程285.3 喷头内部流场数值模拟

13、305.3.1 仿真条件的设定305.3.2 边界条件的确定315.3.3 网格的划分335.4 喷头内部流动场的分析及后数据处理355.4.1 喷头入口和出口的速度云图，压力云图分析365.4.2 喷头中心剖切平面处速度云图，压力云图分析415.4.3 喷头沿中心线出的速度，压力数据表465.5 总结49结论50本次毕业设计主要是针对植保无人机喷洒结构的设计及其优化。主要的研究内容涉及无人机喷洒系统的设计，无人机喷洒系统喷头的结构设计，以及针对影响无人机喷头性能的结构参数进行的研究，通过使用三维软件对喷头进行建模，并且使用SolidWorks Flow Simulation软件，对不同参数的

14、喷头进行了流体分析。通过前期的调研了解到，目前对无人机植物保护喷头的研究较多，并且在生活中使用的范围较为广泛是喷头种类较少，使用范围过于局限性，特别是针对于无人机植保喷头行，并没有关于其性能参数与结构的关系之间的定性分析。因此，本次毕业设计将对植保无人机喷洒结构及喷头进行详细深入的设计。通过对喷头零件的三维建模，并且在前期通过了大量的调查研究，初步确定了上述三个重要参数的尺寸范围，再对模型建立的同时，完成了分析变量的参数化配置。通过槽角喷孔直径和偏心距，确定除了较为合理的喷头尺寸参数。并且通过对喷头的流体分析,得到了喷头的入口，出口以及横截面上和轴线上的速度和压力，云图，并且可视化的显示了喷头

15、内部流体的运动状况迹线图，对于流体流动的平稳性，以及是否在某个角落存在流体漩涡，有了直观的判断。并且得出了关于喷头性能参数和结构参数之间的线性关系。确定出了在不同的使用场景，最佳的喷头尺寸，为将来关于植保无人机喷洒装置喷头的研究提供了重要的参考。缥仑植物保护作为农业生产、作物高产稳产的重要保障，一直都受着国内外研究人员的高度重视，在我国一般都采用化学药物喷洒的方法对农作物进行除虫，除杂草，进行保护。特别是在区域性爆发植物，害虫威胁时，这种方法既能降低成本，又有着快速有效的作用。1.1 研究背景及意义我们国家作为一个人口大国，和一个农业大国。植物保护作为农业生产作物，高产稳产的重要保障，一直是我国关注的重点话题。然而，对于农业生产杂草植物以及病虫害，对于农业的产量有着决定性的作用，植物的保护在我国农业上显得格外重要。我国一般都采用化学药物喷洒的方法进行农作物，除虫除草，这种方法对于大片区域的杂草病虫害有着显著的作用。但是随着农药的喷洒，也伴随着农产品毒素超标的现象发生，虽然有效的防止了植物的病虫害，但是却影响到了产品质量，以及对于土壤水质进行了严重的污染。另外，由于生物的优胜劣汰