胡貴榮，李詩(shī)瑩，金嫣婧，曹 緣，王振華*，劉寧寧

（1.石河子大學(xué) 水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000；3.兵團(tuán)工業(yè)技術(shù)研究院，新疆 石河子 832000；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000）

0 引 言1

【研究意義】中國(guó)是農(nóng)業(yè)和人口大國(guó)，水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)保障中國(guó)糧食安全具有重要作用[1-3]。施肥設(shè)備是水肥一體化技術(shù)的核心裝備之一，目前最常用的施肥設(shè)備包括壓差施肥罐、智能水肥一體機(jī)、文丘里施肥器、比例施肥泵等。其中文丘里施肥器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、無(wú)活動(dòng)部件、無(wú)須外加動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)灌溉中[4-5]。但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的文丘里施肥器的性能和質(zhì)量與國(guó)外同類產(chǎn)品相比尚有一定差距，例如存在水頭損失大、吸肥量小等不足[6]。文丘里施肥器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其吸肥性能有重要影響[7]，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠有效地提升其綜合性能。因此對(duì)文丘里施肥器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能試驗(yàn)研究，對(duì)提升文丘里施肥器工作性能及促進(jìn)新型文丘里施肥器研發(fā)有重要意義。

【研究進(jìn)展】許多學(xué)者圍繞文丘里施肥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流場(chǎng)分析、性能測(cè)試等方面進(jìn)行了大量研究，取得了較大的進(jìn)展。例如，Wang 等[8]和汪小珊等[9]通過(guò)理論分析設(shè)計(jì)了SSQ 系列施肥器，并針對(duì)SSQ 系列施肥器進(jìn)行了吸肥性能測(cè)試，建立了吸肥流量/效率與進(jìn)出口壓差的回歸模型。為提高施肥精度，李歡等[10]設(shè)計(jì)了帶有螺紋的文丘里施肥器，在正壓施肥的條件下，該種文丘里施肥器壓力損失顯著降低。張建闊等[11]設(shè)計(jì)了一種雙吸肥口的文丘里施肥器，在相同工作環(huán)境下吸肥量提升90%。在流場(chǎng)分析方面，隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics, CFD）的興起，CFD 方法被廣泛用于文丘里施肥器流場(chǎng)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。Li 等[12]和李浩等[13]對(duì)比分析了有無(wú)空化模型的文丘里施肥器數(shù)值仿真結(jié)果，研究顯示，有無(wú)空化模型在較低壓差水平下，二者計(jì)算精度相當(dāng)。但當(dāng)空化發(fā)生之后，無(wú)空化模型的計(jì)算結(jié)果較實(shí)測(cè)值偏差較大，帶有空化模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值誤差較小，符合分析要求。張曉明等[14]基于湍流模型分析了擴(kuò)散角、喉部直徑、收縮角對(duì)吸肥性能的影響，指出喉部直徑對(duì)吸肥流量影響最大。王秋良等[15]對(duì)比了收縮段與漸變段的結(jié)構(gòu)形式對(duì)文丘里施肥器吸肥性能的影響，并采用Fluent 軟件進(jìn)行流場(chǎng)展示，指出喉管附近產(chǎn)生的真空度最大、吸力最大，增大這部分的負(fù)壓有利于提升吸肥量。同時(shí)文丘里施肥器擴(kuò)散段中產(chǎn)生了旋渦，能量耗散進(jìn)一步加劇，綜合吸肥性能與流場(chǎng)分析，王秋良等[15]認(rèn)為最優(yōu)的組合形式為喇叭口收縮段與流線型擴(kuò)散段。在性能測(cè)試方面，王海濤等[16]針對(duì)不同工況和2 種管路布置方式進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，指出旁路吸肥設(shè)計(jì)比旁路注肥設(shè)計(jì)工作性能更佳，可將“三通路+旁路吸肥管路”應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。王永濤等[5]基于三通路旁路吸肥管路進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，研發(fā)了四通道并聯(lián)式旁路施肥模式，研究發(fā)現(xiàn)四通道并聯(lián)旁路吸肥模式較三通路旁路吸肥管路的吸肥流量提升31.08%。

【切入點(diǎn)】以上研究包含了文丘里施肥器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、工作性能測(cè)試等方面，形成了較為完善的研究方法。但目前針對(duì)文丘里施肥器的研究主要集中在對(duì)稱文丘里施肥器，其吸肥性能提升較為有限。相同工況下，非對(duì)稱文丘里施肥器吸肥性能優(yōu)于對(duì)稱文丘里施肥器，且更加適用于低壓灌溉系統(tǒng)。然而對(duì)于非對(duì)稱文丘里施肥器的研究較少，鮮有研究對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，而結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)文丘里施肥器吸肥性能有重要影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本文以非對(duì)稱文丘里施肥器擴(kuò)散段為研究對(duì)象，改變擴(kuò)散段中心軸偏移距離，分析不同擴(kuò)散段中心軸偏移距離對(duì)吸肥性能和流場(chǎng)分布的響應(yīng)關(guān)系，以最高吸肥量及吸肥效率為目標(biāo)，得到最佳結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)一步提升非對(duì)稱文丘里施肥器工作性能，為研發(fā)新型文丘里施肥器提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

非對(duì)稱文丘里施肥器是基于文丘里原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備，主要由進(jìn)水直管段、收縮段、喉部、擴(kuò)散段、出水直管段、吸肥管等6 個(gè)部分組成。主要結(jié)構(gòu)參數(shù)包括進(jìn)口直徑D1、出口直徑D2、吸肥管直徑D3、喉部直徑d、收縮角α、擴(kuò)散角β等（圖1）。本文針對(duì)非對(duì)稱文丘里施肥器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用范興科等[17]創(chuàng)新提出的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，改變擴(kuò)散段結(jié)構(gòu)中心軸偏移距離Z，得到不同結(jié)構(gòu)模型分別進(jìn)行試驗(yàn)與數(shù)值仿真，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1 所示，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5 型施肥器對(duì)應(yīng)的Z值分別是9、4.5、0、-4.5、-9 mm。其中F1 型施肥器表示范興科等[17]提出的原型結(jié)構(gòu)，其擴(kuò)散段偏心向上，遠(yuǎn)離吸肥管一側(cè)的邊壁平直；F5型施肥器的擴(kuò)散段是偏心向下設(shè)置，其擴(kuò)散段上邊壁與出口直管段上邊壁水平齊平。

表1 非對(duì)稱文丘里施肥器結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 Structural parameters of non-axisymmetric Venturi injector

圖1 非對(duì)稱文丘里施肥器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of non-axisymmetric Venturi injector

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 物理試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本研究采用物理試驗(yàn)與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法進(jìn)行。根據(jù)表1 非對(duì)稱文丘里施肥器結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用3D 打印技術(shù)制作實(shí)物樣件，樣件材料為HD-50 光敏樹脂。搭建吸肥性能測(cè)試平臺(tái)（圖2），進(jìn)行非對(duì)稱文丘里施肥器性能測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥1、控制閥2、控制閥3 控制非對(duì)稱文丘里施肥器進(jìn)出口壓力，通過(guò)觀測(cè)壓力表1、壓力表2 得到非對(duì)稱文丘里施肥器進(jìn)水口、出水口的壓力值。為了符合現(xiàn)階段大田灌溉中水壓控制要求[18]，設(shè)定出水口壓力值P2為0.04～0.08 MPa[19]，壓力梯度為0.01 MPa；同時(shí)分別在每個(gè)出水口壓力值的工況下，分別控制進(jìn)出口壓差ΔP為0.03～0.21 MPa，壓差梯度為0.02 MPa；控制肥液桶液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（表2）。為使試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行，采用清水代替肥液進(jìn)行試驗(yàn)，吸肥口外接吸肥桶，每次試驗(yàn)時(shí)間5 min，分別測(cè)定試驗(yàn)前后吸肥桶中水的質(zhì)量及出水口的質(zhì)量，并通過(guò)計(jì)算，轉(zhuǎn)換為吸肥流量q和水肥混合流量Qs。

表2 試驗(yàn)條件及工作參數(shù)Table 2 Test conditions and working parameters MPa

圖2 試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Schematic diagram of test bench structure

1.2.2 數(shù)值仿真方案設(shè)計(jì)

使用Fluent 19.0 針對(duì)非對(duì)稱文丘里施肥器進(jìn)行數(shù)值仿真，能有效提高試驗(yàn)效率、減小試驗(yàn)成本[20]。試驗(yàn)采用UG12.0 建立三維模型，采用Workbench 中Mesh 模塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并聯(lián)動(dòng)Fluent 進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析。根據(jù)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析結(jié)果，選擇采取最大網(wǎng)格尺寸為0.85 mm，膨脹率為1.05，曲率6.5°，并針對(duì)喉部、吸肥口、進(jìn)水口、出水口進(jìn)行局部網(wǎng)格加密，此時(shí)網(wǎng)格數(shù)量為136.4 萬(wàn)。

將合適的網(wǎng)格導(dǎo)入Fluent 中進(jìn)行數(shù)值仿真，基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型進(jìn)行仿真，充分考慮空化效應(yīng)，激活Eulerian 多相流模型及Schnerr-Sauer 空化模型，并將Water-Liquid 設(shè)置為第1 相、Water-Vapor 設(shè)置為第2 相。采用Coupled 算法進(jìn)行壓力速度耦合計(jì)算，為保證計(jì)算精度，采用Second Order Upwind 算法進(jìn)行仿真，并設(shè)定殘差曲線收斂精度為1×10-5。邊界條件設(shè)置采用表2 所設(shè)置的試驗(yàn)參數(shù)。為驗(yàn)證數(shù)值仿真結(jié)果的可靠性，將模擬值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析（圖3），結(jié)果顯示，試驗(yàn)值與模擬值相對(duì)誤差僅為2.39%～5.21%，相對(duì)誤差小于10%，說(shuō)明計(jì)算結(jié)果較為可靠[21]。

圖3 數(shù)值仿真與物理試驗(yàn)對(duì)比Fig.3 Comparison of numerical simulation value and physical test value

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 吸肥性能指標(biāo)計(jì)算

非對(duì)稱文丘里施肥器主要性能指標(biāo)包括吸肥流量q，吸肥效率η，其中吸肥流量q可采用吸肥性能試驗(yàn)直接測(cè)得，吸肥效率η計(jì)算式為：

式中：Q為進(jìn)水口流量（m3/h）；P1為進(jìn)水口壓力值（MPa）；P2為出水口壓力值（MPa）；P3為進(jìn)肥口壓力值（MPa）。

除以上吸肥性能指標(biāo)外，最大吸肥流量也是衡量非對(duì)稱文丘里施肥器性能的重要指標(biāo)。

1.3.2 水力性能指標(biāo)計(jì)算

進(jìn)水口臨界吸肥壓力、臨界吸肥壓差是衡量非對(duì)稱文丘里施肥器水頭損失的重要指標(biāo)。本文中采用物理試驗(yàn)的方式測(cè)定了進(jìn)水口臨界吸肥壓力，臨界吸肥壓差計(jì)算式為：

式中：ΔPs為臨界吸肥壓差（MPa）；P1,S為進(jìn)水口臨界吸肥壓力值，即在固定出水口壓力值下，吸肥口剛開始吸肥時(shí)的進(jìn)水口壓力值（MPa）；P2,S為剛吸肥時(shí)出水口壓力值，其值與P1,S相對(duì)應(yīng)（MPa）。

2 結(jié)果與分析

2.1 擴(kuò)散段中心軸偏移距離對(duì)吸肥性能的影響

固定其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，將擴(kuò)散段及出水直管段向下移動(dòng)，文丘里施肥器最大吸肥流量逐漸提升。隨著向下移動(dòng)的距離越大，最大吸肥流量提升越明顯。與F1 施肥器相比，相同工況下，F(xiàn)5 施肥器的吸肥流量提升13.03%（圖4（a））。這說(shuō)明將非對(duì)稱文丘里施肥器擴(kuò)散段及出口直管段向下偏心設(shè)計(jì)更有利于提升文丘里施肥器的最大吸肥流量。

圖4 不同模型工作范圍對(duì)比Fig.4 Comparison of working range of different models

臨界吸肥壓差是衡量文丘里施肥器工作性能的重要指標(biāo)之一，能夠表征文丘里施肥器工作時(shí)水頭損失[22]。當(dāng)固定出水口壓力時(shí)，吸肥臨界壓差也可采用進(jìn)水口臨界壓力表示。出水口壓力升高時(shí)，進(jìn)水口臨界壓力明顯上升（圖4（b））。將擴(kuò)散段和出水直管段向下移動(dòng)有利于減小進(jìn)水口臨界壓力，即有利于減小吸肥臨界壓差。與F1 施肥器相比，F(xiàn)5 施肥器的進(jìn)水口吸肥臨界壓力分別降低7.69%（P2=0.04 MPa）和7.60%（P2=0.08 MPa）。這說(shuō)明將非對(duì)稱文丘里施肥器擴(kuò)散段及出口直管段向下偏心設(shè)計(jì)更有利于提升文丘里施肥器工作范圍。

2.2 進(jìn)出口壓差對(duì)吸肥性能的影響

隨著進(jìn)出口壓差的增大，吸肥流量逐漸增大，且增大的趨勢(shì)逐漸減小。與ΔP=0.15 MPa 時(shí)的吸肥量相比，ΔP=0.17 MPa 時(shí)，其吸肥量變化率為0.05%左右，此時(shí)認(rèn)為文丘里施肥器達(dá)到極限工況。這是因?yàn)殡S著進(jìn)出口壓差的增大，喉部負(fù)壓逐漸增大，當(dāng)達(dá)到空化臨界壓差時(shí)，喉部負(fù)壓將不再隨著進(jìn)出口壓差的增大而增大。在相同工況下，將非對(duì)稱文丘里施肥器擴(kuò)散段及出水直管段向下移動(dòng)，吸肥流量逐漸提升，與F1 施肥器相比，F(xiàn)5 施肥器的吸肥流量增大13.03%～40.16%，隨著進(jìn)出口壓差的增大，增大的幅度逐漸減?。▓D5（a））。

圖5 不同壓差下文丘里施肥器的吸肥流量及吸肥效率（P2=0.04 MPa）Fig.5 The Venturi injectors’flow and efficiency of fertilizer absorption under different pressure difference (P2=0.04 MPa)

隨著進(jìn)出口壓差的增大，文丘里施肥器的吸肥效率逐漸下降，下降的速率逐漸降低，當(dāng)進(jìn)出口壓差為0.17 MPa 時(shí)，F(xiàn)1—F5 施肥器的吸肥效率相近。與F1施肥器相比，相同工況下，F(xiàn)2—F5 施肥器的吸肥效率均有不同程度的上升，表現(xiàn)為F5 施肥器>F4 施肥器>F3 施肥器>F2 施肥器>F1 施肥器，隨著進(jìn)出口壓差的增大，吸肥效率提升幅度逐漸減小，F(xiàn)5 施肥器比F1施肥器的吸肥效率增加12.09%～39.13%（圖2（b））。

2.3 水力性能對(duì)比分析

2.3.1 出水口壓力對(duì)吸肥性能的影響

在文丘里施肥器達(dá)到最大吸肥流量之前，吸肥流量與進(jìn)水口壓力呈較好的線性關(guān)系，吸肥流量與進(jìn)水口壓力值正相關(guān)，相同模型下，最大吸肥量相近（圖6）。圖6 中關(guān)系曲線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為吸肥流量為0 時(shí)的進(jìn)水口壓力值，這被認(rèn)為是某一出口壓力下，正常吸肥所需要的最低進(jìn)水口壓力，即為進(jìn)水口臨界吸肥壓力，隨著出水口壓力值的增大，進(jìn)水口臨界吸肥壓力值升高，能量損失更大。P1-q擬合曲線的斜率表示進(jìn)水口壓力變化時(shí)吸肥流量的變化情況。斜率越大，說(shuō)明吸肥流量對(duì)進(jìn)水口壓力的敏感程度更高，即在相同進(jìn)水口壓力下的能量轉(zhuǎn)換效率越高。隨著出水口壓力值的增大，P1-q擬合曲線的斜率逐漸降低，這說(shuō)明其能量轉(zhuǎn)換效率更低。

圖6 進(jìn)水口壓力與吸肥流量關(guān)系曲線Fig.6 Relationship curve between inlet pressure and fertilizer flow rate

表3對(duì)比了F1施肥器與F5施肥器在各工況下P1-q的擬合曲線及相關(guān)參數(shù)。與F1 施肥器相比，在相同工況下，F(xiàn)5 施肥器的斜率提高9.17%～17.74%，說(shuō)明將擴(kuò)散段向下移動(dòng)有利于提高文丘里施肥器能量轉(zhuǎn)換效率。F5 施肥器的P1-q擬合曲線與X 軸交點(diǎn)數(shù)值比F1施肥器下降16.67%左右，表明F5 型施肥器入水口臨界吸肥壓力更低，水頭損失更小，更有利于低壓灌溉。

表3 F1、F5 施肥器的P1-q 擬合曲線參數(shù)Table 3 Parameter table of F1 and F5 P1-q fitting curve

2.3.2 湍流動(dòng)能

圖7 為不同文丘里施肥器湍流動(dòng)能大小（k）。湍流動(dòng)能是表示流體運(yùn)動(dòng)的紊流狀態(tài)，是衡量文丘里施肥器水力性能的重要指標(biāo)之一。湍流動(dòng)能越大，說(shuō)明文丘里施肥器內(nèi)部流態(tài)越紊亂，其水肥混合能力越強(qiáng)，但同時(shí)水頭損失越大。湍流動(dòng)能在喉部進(jìn)口處開始增加，在擴(kuò)散段前端達(dá)到最大（圖7）。這是因?yàn)樗髁鹘?jīng)喉部時(shí)，流速增大，壓強(qiáng)減小，吸肥管中的肥液在大氣壓的作用下進(jìn)入喉部，與喉部中水流進(jìn)行摻混。擴(kuò)散段前端湍流動(dòng)能分布區(qū)域最大，這說(shuō)明擴(kuò)散段中水肥摻混強(qiáng)度最高，多方向速度碰撞劇烈，流態(tài)紊亂。在相同工作條件下，湍流動(dòng)能及其分布區(qū)域表現(xiàn)為F5施肥器

圖7 P1=0.15 MPa、P2=0.04 MPa 時(shí)文丘里施肥器湍流動(dòng)能分布Fig.7 Turbulent kinetic energy distribution nephogram of Venturi injector at P1=0.15 MPa and P2=0.04 MPa

3 討 論

本文對(duì)比分析了不同的擴(kuò)散段中心軸偏移距離對(duì)非對(duì)稱文丘里施肥器吸肥性能、水力性能的影響。試驗(yàn)表明，在某個(gè)階段文丘里施肥器開始吸肥，此時(shí)增加進(jìn)出口壓差，吸肥量逐漸增加。在此階段之內(nèi)，壓差與進(jìn)口壓力呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。當(dāng)達(dá)到最大吸肥量時(shí)，吸肥量不再隨著進(jìn)出口壓差的增大而增大，這與Wang 等[8]的研究結(jié)果一致。因此，若文丘里施肥器在最大吸肥量的工況下運(yùn)行，可選擇較小的進(jìn)口壓力，如果在較大的進(jìn)水口壓力下運(yùn)行，將導(dǎo)致能量的額外損失，同時(shí)增大了空化發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步抑制了吸肥性能的持續(xù)提升。在相同的進(jìn)出口壓差下，出水口壓力值越高，臨界吸肥壓差越大。這是因?yàn)楫?dāng)出水口壓力值升高時(shí)，進(jìn)水口壓力需要克服出口回水阻力的所需能量越多，能量轉(zhuǎn)換效率越低。因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該盡可能地降低出水口壓力，保證非對(duì)稱文丘里施肥器高效穩(wěn)定運(yùn)行。

本研究中，發(fā)現(xiàn)將擴(kuò)散段中心軸偏移距離向遠(yuǎn)離吸肥管的一側(cè)移動(dòng)，有利于降低文丘里施肥器水頭損失，提升文丘里施肥器吸肥性能。其原因是將擴(kuò)散段遠(yuǎn)離喉部吸肥管一側(cè)設(shè)置時(shí)，在水流流經(jīng)喉部進(jìn)入擴(kuò)散段后，主流區(qū)斜切向下，此時(shí)吸肥管中的肥液與主水流呈鈍角，減小了吸肥管中肥液與喉部中水流的碰撞概率，使得多方向速度碰撞程度減小，從而使得文丘里施肥器能量損失減小。而F1 施肥器主流靠近遠(yuǎn)離吸肥管的一側(cè)，雖然下部流線平穩(wěn)，但其吸肥管中肥液與喉部中水流流向呈銳角或者直角，肥液進(jìn)入喉部克服的阻力更大。同時(shí)，在水肥摻混的過(guò)程中，流層之間能量交換迅速，將會(huì)產(chǎn)生較大的水頭損失[23]。當(dāng)擴(kuò)散段中水流產(chǎn)生偏斜流動(dòng)時(shí)，水肥摻混的部位離喉部較遠(yuǎn)，此時(shí)降低了水肥摻混時(shí)流態(tài)對(duì)喉部負(fù)壓形成的影響。Manzano 等[24]指出，提高喉部負(fù)壓的利用效率，有利于提升文丘里施肥器吸肥量。這也驗(yàn)證了F5 施肥器最大吸肥流量大于F1 施肥器。因此，在設(shè)計(jì)文丘里施肥器結(jié)構(gòu)時(shí)，可考慮改善喉部附近流態(tài)，減小其他因素對(duì)喉部負(fù)壓的影響，以此提高文丘里施肥器綜合性能。

本文中只研究了擴(kuò)散段中心軸偏移距離對(duì)吸肥性能的影響，并未對(duì)擴(kuò)散段其他結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，在后續(xù)的研究過(guò)程中，仍需對(duì)喉部直徑、漸變段角度等各參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化研究，進(jìn)一步提升非對(duì)稱文丘里施肥器工作性能。

4 結(jié) 論

1）非對(duì)稱文丘里施肥器在正常工作階段，吸肥量與進(jìn)口壓力呈良好的線性關(guān)系，當(dāng)進(jìn)出口壓差在0.15 MPa 左右，吸肥流量達(dá)到最大值，此時(shí)達(dá)到非對(duì)稱文丘里施肥器極限工況。

2）達(dá)到極限工況時(shí)，相同模型下，最大吸肥流量不隨進(jìn)出口壓差和出水口壓力的變化而變化，而是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值。臨界吸肥壓差和進(jìn)水口臨界吸肥壓力均隨著出水口壓力的增大而增大。

3）與F1 施肥器相比，F(xiàn)5 施肥器的吸肥流量和吸肥效率分別提升13.03%～40.16%和12.09%～39.13%，且增幅隨著進(jìn)口壓力值的增大逐漸降低，其最大吸肥流量提升13.03%，臨界壓差降低7.69%。將擴(kuò)散段向著遠(yuǎn)離吸肥管一側(cè)移動(dòng)，有利于降低局部水頭損失，提高喉部負(fù)壓利用效率，提升極限工況下吸肥流量，降低吸肥臨界壓差，提升文丘里施肥器整體工作性能。

（作者聲明本文無(wú)實(shí)際或潛在的利益沖突）