基于CFD兩級(jí)注入式射流混合器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

周書(shū)嫻, 石毅新, 蔣蘋(píng)

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410128)

混合器是施藥機(jī)械的關(guān)鍵部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響施藥的品質(zhì)。近年來(lái)，許多學(xué)者致力于在線混藥器的研究，目前主要有注入混藥與射流混藥兩類。兩者在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及混合效果上具有一定差異。注入混藥的混合器主要通過(guò)外部硬件注入藥液進(jìn)行混合。射流混藥中的單級(jí)射流式混合器無(wú)需外部取藥動(dòng)力源，主要靠自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)吸取藥液，進(jìn)而達(dá)到混合的效果。馬洪彬等[1]對(duì)橢圓螺旋管道混合器混合效果進(jìn)行了模擬研究，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜，不同流速的液體對(duì)混合效果影響有限。李羊林等[2]根據(jù)植保機(jī)機(jī)械的要求，設(shè)計(jì)并試驗(yàn)出雙級(jí)射流混藥裝置，該裝置混藥比較小，混合效果較好，但尚未對(duì)兩級(jí)射流混合器各參數(shù)之間相互影響進(jìn)行研究。江健[3]基于FLUENT對(duì)農(nóng)藥射流混合器進(jìn)行了仿真與優(yōu)化，得出半螺紋擴(kuò)散管的混合效果最好，但從實(shí)際出發(fā)，在內(nèi)錐圓表面加工螺旋槽難度過(guò)大，對(duì)材料性能要求過(guò)高，且精度難以保證。宋海潮等[4]對(duì)旋動(dòng)射流混藥器的螺旋彎曲收縮管螺距和分流器位置的模擬優(yōu)化進(jìn)行了分析，通過(guò)三因素三水平正交試驗(yàn)確定最佳收縮管螺距和分流器位置，混合均勻度較高，但該混藥器結(jié)構(gòu)較小，不適用于大型植保機(jī)械作業(yè)。陳駿陽(yáng)等[5]利用圖像處理對(duì)農(nóng)藥在線混合均勻性進(jìn)行了分析，但這種方法干擾因素較多，不適用于簡(jiǎn)易的試驗(yàn)條件。

綜上，射流式混合器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、混合效果好而被廣泛應(yīng)用于植保機(jī)械上，但目前射流混合器仍存在混合比小、結(jié)構(gòu)小、不適用于大面積農(nóng)作物需求、能量損耗大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性不理想等問(wèn)題。本文利用兩級(jí)射流實(shí)現(xiàn)大比例混合，同時(shí)通過(guò)藥、水注入系統(tǒng)，補(bǔ)充混合器的能量損失，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大流量、大混合比、高精度、高響應(yīng)性的兩級(jí)注入式射流混合。

為了滿足多種經(jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)需求，本文設(shè)計(jì)水藥混合比為300∶1～3 000∶1，且農(nóng)藥混合變異系數(shù)小于5%[6]，利用ANSYS FLUENT軟件仿真探究一級(jí)注入式射流混合器與二級(jí)注入式射流混合器之間配合的參數(shù)對(duì)混合器均勻性的影響，分析了不同藥液流速對(duì)混合器徑向面變異系數(shù)影響，并通過(guò)紫外分光光度法對(duì)混合器的混合效果進(jìn)行檢測(cè)[7-15]。該研究可為后期的兩級(jí)注入式射流混合系統(tǒng)的優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 兩級(jí)射流混合器結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1.1模型及工作原理 本文設(shè)計(jì)了一種兩級(jí)注入式射流混合器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。該結(jié)構(gòu)由2個(gè)單級(jí)射流混合器組成：一級(jí)射流混合器主要由收縮管、喉管、擴(kuò)收管、進(jìn)水口和入藥口組成；二級(jí)射流混合器主要由進(jìn)水口、收縮管、喉管、擴(kuò)散管、光管組成。其工作原理為：在一級(jí)射流混合器內(nèi)，將錐形管道內(nèi)高壓水的壓力能轉(zhuǎn)換成速度能，形成高速流體，在喉管內(nèi)與注入的藥液發(fā)生撞擊作用，分子的布朗運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)流體分子從濃度高向濃度低擴(kuò)散，再流入擴(kuò)收管，把速度能轉(zhuǎn)換成壓力能再轉(zhuǎn)換成速度能，一級(jí)混合好的藥水高速流入二級(jí)混合管內(nèi)，與水再次稀釋混合。兩級(jí)注入式射流混合器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)裝車(chē)實(shí)際空間大小，設(shè)計(jì)一級(jí)進(jìn)水口直徑為32 mm；二級(jí)混合器進(jìn)水口直徑為65 mm。在以上參數(shù)不變情況下，本研究對(duì)噴嘴、一級(jí)喉管、擴(kuò)收管、二級(jí)喉管和擴(kuò)散管參數(shù)的配合進(jìn)行優(yōu)化選擇。

注：1—一級(jí)入水口；2—一級(jí)收縮管；3—一級(jí)入藥口；4—一級(jí)喉管；5—一級(jí)擴(kuò)收管；6—二級(jí)入水口；7—二級(jí)喉管；8—二級(jí)擴(kuò)散管；9—光管；10—出口。Note: 1—Primary water inlet; 2—Primary shrinkage tube; 3—Primary medicine inlet; 4—Primary throat; 5—Primary expansion pipe; 6—Secondary water inlet; 7—Secondary throat; 8—Secondary diffuser; 9 —Light pipe; 10—Export.圖1 兩級(jí)注入式射流式混合器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of two-stage injection jet mixer

1.1.2混合原理控制方程 對(duì)于二級(jí)混合器出口面和混合管進(jìn)口面，其動(dòng)量方程如下。

Q2V1ρ1+(Q1+QS)V2ρ2-ρ(Q1+Q2+QS)VC=(PA-PC)AA

(1)

式中，PA、PC分別為混合管進(jìn)口管壓力和混合管出口管壓力，MPa；AA為面積，m2；QS、Q1、Q2為藥液流量、一級(jí)水流量、二級(jí)水流量，m3·s-1；V1、Vc、V2為二級(jí)射流混合器進(jìn)口速度、一級(jí)射流混合器出口速度、二級(jí)射流混合器出口速度，m·s-1；ρ1、ρ2、ρ為水密度、一級(jí)混合液出口密度、二級(jí)混合液出口密度， kg·m-3。

伯努力方程如下。

(2)

式中，P2、PC、P0分別為兩級(jí)射流混藥器一級(jí)出口混合流體壓力、二級(jí)出口混合流體壓力、一二級(jí)入口流體壓力，MPa;V2、VC、V3分別為一級(jí)射流混合器出口速度、二級(jí)射流混合器出口速度、二級(jí)射流混合器進(jìn)口速度，m·s-1；ρ1、ρ2、ρ3分別為水密度、一級(jí)混合液出口密度、二級(jí)混合液出口密度，kg·m-3，H為高度差， mm。

雷諾系數(shù)公式和平均流速公式[21]如下。

(3)

式中，ζ兩相液體的平均流速，m·s-1；v1、v2分別為一相、兩相液體的體積流量，m3·s-1；η為液體粘性系數(shù)；ρ為液體密度；d為入口直徑,mm。

通過(guò)式(3)計(jì)算得出該混合器為完全湍流模型，當(dāng)流體為低粘度湍流條件時(shí)，流場(chǎng)選為標(biāo)準(zhǔn)的K-ε湍流模型。由于混合器內(nèi)的藥水分別為兩種不同濃度的液體混合，故本模型屬于兩相流體相互貫穿混合，所以混合物的求解利用動(dòng)量方程，通過(guò)相對(duì)速度來(lái)描述其離散相。

(4)

式中,ΔQS、Q1、Q2、ΔQ為藥液流量、一級(jí)水流量、二級(jí)水流量和總水流量， m3·s-1。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)備

兩級(jí)注入式射流混合器試驗(yàn)系統(tǒng)包括進(jìn)水模塊、進(jìn)藥模塊、混合器和噴藥模塊，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，進(jìn)水模塊選用YG-4160型活塞式隔膜泵，轉(zhuǎn)速600 r·min-1，功率匹配5.5 kW,流量160 L·min-1,壓力3 MPa。水泵的外部動(dòng)力來(lái)自YE2-160M2-8三相異步電動(dòng)機(jī)，功率5.5 kW，電壓380 V。隔膜泵出口的水通過(guò)三通連接到混合器的兩級(jí)進(jìn)水端，均采用渦輪電子流量計(jì)檢測(cè)流量，流量范圍9～140 L·min-1，精度±0.5%。進(jìn)藥模塊選取新道茨隔膜計(jì)量泵，流量1～30 L·h-1，電壓220 V,精度誤差±2%。藥液的流量調(diào)節(jié)主要通過(guò)改變頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。藥流量計(jì)選用浮子流量計(jì)。混合器的進(jìn)水端與出水端均選取Y-60普通壓力表，規(guī)格0～1.6 MPa。噴頭采用VP110015，壓力0.2 MPa，流量0.45 L·min-1。為了檢測(cè)混合器適用的農(nóng)作物種類和植密度，本研究開(kāi)展了混合器的混合均勻性檢測(cè)試驗(yàn)。試驗(yàn)于2020年7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)第八教學(xué)樓農(nóng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)農(nóng)藥使用胭脂紅進(jìn)行代替，利用紫外分光光度法進(jìn)行定量試驗(yàn)，配制4份6 g·L-1的胭脂紅溶液，分別按3 000∶1～300∶1比例稀釋，得到4份不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品。利用紫外分光光度計(jì)測(cè)定樣品數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，其方程如下。

注：1—藥箱；2—過(guò)濾器；3—藥泵；4—流量計(jì)；5—壓力表； 6—混合器；7—分水器；8—水箱；9—柱塞泵；10—比例閥；11—噴頭。Note: 1—medicine tank; 2—Filter; 3—Medicine pump; 4—Flow meter; 5—Pressure gauge; 6—Mixer; 7—Water separator; 8—Water tank; 9—Plunger pump; 10—Proportional valve ; 11—Nozzle.圖2 二級(jí)射流混合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure diagram of the two-stage jet mixer system

ABS=10.572 1C+0.016 38

(5)

式中，ABS為吸光度；C為藥液濃度，mg·mL-1。

1.3 仿真試驗(yàn)方法

1.3.1CFD建模 兩級(jí)注入式射流混合器的三維模型利用Solidworks軟件繪制，以二級(jí)射流混合器軸線為Z軸，一級(jí)射流混合器軸線為X軸，采用Icem進(jìn)行網(wǎng)格劃分，兩級(jí)管相連處進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，全局最大網(wǎng)格設(shè)置為5，總網(wǎng)格數(shù)為1 598 255,如圖3所示。兩級(jí)注入式射流混合器的內(nèi)部液體流動(dòng)和混合性能通過(guò)軟件 ANSYS FLUENT 16.0進(jìn)行數(shù)值模擬。在FLUENT中，根據(jù)混藥比以及管口大小，設(shè)計(jì)一級(jí)射流水流速度為0.829 m·s-1，一級(jí)射流藥流速度為2.48 m·s-1，二級(jí)射流水流速度為0.503 m·s-1。輸入壓力1 MPa，湍流強(qiáng)度均為5%，出口設(shè)定為壓力出口。兩相液體物理特性如表1所示。混合器內(nèi)存在兩相液體流動(dòng)，為使得計(jì)算收斂，選取藥液體積分?jǐn)?shù)作為監(jiān)控參數(shù)，當(dāng)殘差曲線小于 1×10-5且選取的監(jiān)控參數(shù)在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行周期性變化時(shí)，可視作計(jì)算收斂。入水口和入藥口均設(shè)置為速度入口，求解選用Simple計(jì)算方法，二階迎風(fēng)離散型。通過(guò)在FLUENT的計(jì)算過(guò)程中設(shè)置Monitors監(jiān)控二級(jí)射流管出口面的藥液體積分?jǐn)?shù)，從5 000步收斂計(jì)算中保存最后300步的數(shù)據(jù)，計(jì)算出平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差以及變異系數(shù)。

表1 兩相液體物理特性Table 1 Two-phase liquid physical properties

圖3 CFD網(wǎng)格Fig.3 CFD grid

1.3.2噴嘴直徑數(shù)值模擬 收縮管結(jié)構(gòu)如圖4所示。噴嘴的前端連接收縮管，其作用是把壓力能轉(zhuǎn)換為速度能[16-20]，收縮管主要由進(jìn)水直徑(L)、收縮管長(zhǎng)度(Y)、收縮管角度(?)決定，他們之間的相互關(guān)系如式(6)所示。經(jīng)過(guò)前期模擬計(jì)算收縮管為21°效果最佳。若加長(zhǎng)收縮管長(zhǎng)度，噴嘴直徑將減少，喉管內(nèi)阻力系數(shù)增大，藥與水在喉管內(nèi)發(fā)生劇烈的混流。

圖4 收縮管結(jié)構(gòu)Fig.4 Shrink tube structure

(6)

式中，L1為進(jìn)水直徑，L2為噴嘴直徑，Y為收縮管長(zhǎng)度，mm；?為收縮管角度，(°)。

本研究中，根據(jù)預(yù)仿真得到一級(jí)噴嘴直徑在7～9 mm范圍內(nèi)，射流混合器混合效果好，二級(jí)噴嘴直徑為16～21 mm內(nèi)范圍時(shí)，射流混合器效果好，選取一部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)兩級(jí)注入式射流混合器進(jìn)行仿真。

1.3.3喉管長(zhǎng)度和擴(kuò)散管角度的數(shù)值模擬 基于以上因素的仿真結(jié)果，選取一級(jí)喉管長(zhǎng)度、二級(jí)喉管長(zhǎng)度、一級(jí)射流擴(kuò)收管短軸長(zhǎng)度和二級(jí)射流擴(kuò)散管角度四個(gè)較為顯著的因素，研究其對(duì)混合均勻度的影響。當(dāng)一級(jí)射流管選用擴(kuò)散管時(shí)，液體從大的擴(kuò)散管進(jìn)入相對(duì)管徑較小的二級(jí)射流喉管時(shí)，容易導(dǎo)致液體在混合器內(nèi)產(chǎn)生畸變，且壓力損失較大。所以將一級(jí)射流混合管的擴(kuò)散管改為擴(kuò)收管。擴(kuò)收管結(jié)構(gòu)如圖5所示，圖中2b代表短軸長(zhǎng)度，介于9～32 mm之間。根據(jù)文丘里管的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，喉管長(zhǎng)度范圍為噴嘴直徑的(5～7)倍，擴(kuò)散管角度為7°～15°。采用四因素四水平的正交方法進(jìn)行仿真，如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Level of orthogonal test factor

圖5 一級(jí)射流混合器擴(kuò)收管Fig.5 Expansion tube of the first-level jet mixer

1.3.4不同藥液流速的數(shù)值模擬 藥液流速的改變不僅改變了藥液流量，還使得混合器的混合比發(fā)生相應(yīng)的變化[21-24]，進(jìn)而可能會(huì)影響到兩級(jí)注入式射流混合器的混合效果。為了討論藥液流速對(duì)混合器均勻性的影響，藥液流速分別以不同的混藥比進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。不同混合比對(duì)應(yīng)不同流速如表3所示。

表3 不同混合比對(duì)應(yīng)不同藥流速Table 3 Different mixing ratios correspond to different flow rates

2 結(jié)果與分析

2.1 仿真結(jié)果與分析

2.1.1噴嘴直徑對(duì)混合器混合均勻性的影響

由公式(6)可知，收縮管的長(zhǎng)度與噴嘴直徑成反比。為深入分析噴嘴直徑對(duì)混合效果的影響，根據(jù)公式可得出收縮管長(zhǎng)度，如表4所示。一級(jí)收縮管直徑不變，改變二級(jí)收縮管直徑，出口面的變異系數(shù)具有顯著的變化趨勢(shì)。這是由于二級(jí)混合器的噴嘴直徑不僅對(duì)本身的出口具有直接影響，而且影響管內(nèi)面積的大小，使得軸向的壓力梯度產(chǎn)生較大或較小的橫向速度分量，流場(chǎng)內(nèi)誘發(fā)一定強(qiáng)度的剪切流，并產(chǎn)生不同分布的混合。二級(jí)收縮管出口直徑不變，改變一級(jí)收縮管出口直徑，對(duì)混合管出口的變異系數(shù)影響不大。這是由于一級(jí)射流管較小，內(nèi)部的藥與水在相差只有1 mm的混合管內(nèi)混合對(duì)二級(jí)射流管的出口面影響較小。二級(jí)射流管?chē)娮熘睆綖?1 mm時(shí)變異系數(shù)均較低，一級(jí)射流管為9、8、7 mm時(shí)，變異系數(shù)分別為0.022 1、0.036 1、0.048 8，理論上變異系數(shù)小于0.05表示混合均勻，變異系數(shù)越小，混合效果越好。圖6所示為出口面體積分?jǐn)?shù)，圖中有明顯色差和明暗差異均表示混合均勻程度不高，反之，混合均勻度高，且變異系數(shù)小。綜上可知，噴嘴直徑對(duì)兩級(jí)注入式射流混合器的混合均勻度具有重要影響，單從混藥均勻性這一因素分析，S1混合器效果最好。

表4 可變參數(shù)噴嘴直徑Table 4 Variable parameter nozzle diameter

注：圖中序號(hào)、參數(shù)設(shè)置同表4。Note: Number and parameter design are same as those in Table 4.圖6 出口面混合體積分?jǐn)?shù)Fig.6 Volume fraction of mixed surface at exit surface

2.1.2喉管長(zhǎng)度和擴(kuò)散管角度對(duì)混合均勻性的影響 由于指標(biāo)越小越好，從表5可以看出，最優(yōu)組合因素水平為A2B1C2D1,即一級(jí)喉管長(zhǎng)度為45 mm、 二級(jí)喉管長(zhǎng)度為80 mm、一級(jí)射流擴(kuò)收管短軸長(zhǎng)度為26 mm、二級(jí)射流擴(kuò)散管角度為7°。根據(jù)極差值F可以判斷各因素對(duì)仿真結(jié)果的影響是否顯著，極差值越大，則表明該對(duì)應(yīng)的因素越重要。因此，四種因素的影響排序?yàn)椋築>D>A>C，即二級(jí)射流混合器喉管長(zhǎng)度影響最大，其次是二級(jí)射流擴(kuò)散管角度、一級(jí)射流混合器喉管長(zhǎng)度，而一級(jí)射流擴(kuò)收管短軸長(zhǎng)度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最不明顯。由表6的方差分析的結(jié)果來(lái)看，其顯著性結(jié)果與直觀分析結(jié)果相一致。

表5 正交設(shè)計(jì)方案及直觀分析Table 5 Orthogonal design scheme and intuitive analysis

表6 方差分析Table 6 ANOVA

2.1.3藥液的入口流速對(duì)混合器均勻性的影響

不同藥液流速對(duì)混藥器徑向面變異系數(shù)影響如圖7所示。通過(guò)分析可知，不同藥液流速的變異系數(shù)相差不大，且沿混合管的軸向變化規(guī)律相同。藥液與水在距離進(jìn)口81 mm處開(kāi)始發(fā)生碰撞和交叉混合，藥水混合經(jīng)過(guò)129 mm處,基本達(dá)到混合均勻。所以這種兩級(jí)混合器可以在多種混合比范圍內(nèi)達(dá)到相同的混合效果。這是由于進(jìn)入混合器的藥量相對(duì)于水量極少，即使混合比增大、藥量減少，也不會(huì)引起較大的流場(chǎng)改變和液體微團(tuán)的雜亂運(yùn)動(dòng)，因此藥液流速對(duì)混合器的混合影響不大,且能達(dá)到300∶1～3 000∶1的混合比。

圖7 不同藥液流速對(duì)混藥器變異系數(shù)影響趨勢(shì)Fig.7 Trend of the influence of different liquid flow rates on the coefficient of variation

2.2 定量結(jié)果分析

2.2.1不同混合比的定量結(jié)果分析 分別用量杯從同一噴頭進(jìn)行取樣，一次取樣2 s，同一混合比和同一總水量，取樣8次，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。同一混合比的試驗(yàn)值與實(shí)際值的最大誤差為3.5%，模擬值與試驗(yàn)值的最大誤差為12.1%，且變異系數(shù)最大值為0.037 88。試驗(yàn)結(jié)果得出的變異系數(shù)相差不大，且達(dá)到了混合均勻性的標(biāo)準(zhǔn)，這是由于藥液濃度與水濃度相比較小，且混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，驅(qū)動(dòng)了藥與水的劇烈混流，在藥水混合比范圍為300∶1～3 000∶1內(nèi)，獲得較好地混合均勻性。

表7 不同混合比的定量結(jié)果Table 7 Quantitative results of different mixing ratios

2.2.2不同混藥比和水流量下混合器混合均勻性分析 水流量不變，通過(guò)改變藥流量，進(jìn)行不同混合比試驗(yàn)，選取4個(gè)混合比，每組進(jìn)行8次試驗(yàn)，不僅僅減少了數(shù)據(jù)的偶然性還加大了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。在不同混合比的條件下改變每一級(jí)的水流量或改變隔膜泵的總水量。每組再做8次試驗(yàn)，得到均勻性變異系數(shù)如表8所示。試驗(yàn)結(jié)果的混合變異系數(shù)均在0.041 2以下,能達(dá)到混合均勻，這是由于混合器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)符合藥水均勻混合的要求。由此分析可知，無(wú)論改變水流量還是藥流量，均能證明兩級(jí)注入式射流混合器符合設(shè)計(jì)需求，且能適用于不同面積的植保作業(yè)。

表8 不同混藥比和水流量下藥液混合均勻性Table 8 Mixing uniformity of the medicine under different mixing ratios and water flow rates

3 討論

本文結(jié)合射流混合器與注入混合的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出了兩級(jí)注入式射流混合器以實(shí)現(xiàn)大比例混藥，同時(shí)通過(guò)注入方式實(shí)現(xiàn)藥水的精準(zhǔn)供給與能量損失補(bǔ)償，進(jìn)而保證混藥后的噴施效果。相比現(xiàn)有的射流混合器，兩級(jí)注入式射流混合器混合比范圍大、混合效果好、精確性高、響應(yīng)迅速，且噴施時(shí)無(wú)需二次加壓。

通過(guò)對(duì)混合器的噴嘴直徑、喉管、擴(kuò)散管以及擴(kuò)收管的參數(shù)進(jìn)行分析，利用直觀分析法和方差分析法得出兩級(jí)混合器最佳組合為A2B1C2D1(一級(jí)喉管長(zhǎng)度為45 mm、 二級(jí)喉管長(zhǎng)度為80 mm、一級(jí)射流擴(kuò)收管短軸長(zhǎng)度為26 mm、二級(jí)射流擴(kuò)散管角度為7°)。且試驗(yàn)結(jié)果顯示變異系數(shù)小于0.041 2，試驗(yàn)值與模擬值能達(dá)到基本的吻合，說(shuō)明利用CFD仿真設(shè)計(jì)的兩級(jí)注入式射流混合器具有一定的可靠性。經(jīng)對(duì)不同藥水混合比的仿真試驗(yàn)，結(jié)果表明，混合比增大，藥量減少，對(duì)變異系數(shù)影響不大，說(shuō)明兩級(jí)注入式射流混合器適用于300∶1～3 000∶1的大范圍混合比，該研究可為后期兩級(jí)注入式射流混合系統(tǒng)的優(yōu)化提供參考。但試驗(yàn)混合比過(guò)大時(shí)，農(nóng)藥含量過(guò)低，易造成吸光度過(guò)低，所以存在一定誤差，造成同一混合比的模擬值與試驗(yàn)值的最大誤差為12.1%，同一混合比的試驗(yàn)值與實(shí)際值的最大誤差為3.5%。目前，植保機(jī)混合器的評(píng)價(jià)指標(biāo)有三個(gè)，分別為壓力損失、混合比和均勻度。本文分析了混藥比和均勻性問(wèn)題，并得出了一定的結(jié)論，提高了植保機(jī)混合器的性能，使其能應(yīng)用于各種植保機(jī)械上，減小混合器內(nèi)部的壓力損失還有待進(jìn)行下一步的研究。