自流式肥料母液罐结构参数优化及其注肥量控制性能

来源：中国农机化学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：李加念, 高龙, 邓小军

单位：（昆明理工大学现代农业工程学院，昆明市，650500）

摘要：为降低注肥量计算的复杂程度，采用简单的控制算法，根据电磁阀通断时间精确控制母液在重力作用下自流进入水肥混合箱的注肥量。分别对DN15、DN20和DN25这3种出口口径母液罐，以母液罐桶径D、锥度α为主要结构参数，采用二因素五水平正交设计方法，构建25种桶径与锥度的组合方案，并采用CFD数值模拟方法，在不同液位下，分析母液罐主要结构参数对出口流量平均变化率的影响。以出口流量平均变化率为主要评价指标，综合分析得出3种母液罐的最佳结构参数，并试制原型样品，试验验证其出流稳定性与注肥量控制性能。结果表明：不同结构母液罐自流时的出流量与其液位均呈线性正相关关系，决定系数R2均超过0.97；桶径是影响出口流量稳定性的主要因素，锥度为次要因素，二者交互作用的影响在误差允许范围内可忽略；3种口径母液罐的最佳结构参数组合：α为5°，D不小于160 mm、265 mm和445 mm；出口流量稳定性的CFD数值模拟分析值与实测值基本一致，其最大误差为4.66%、最小误差为0.51%；母液罐自流注肥时的迭代时间选用5 s，可使注肥量控制误差在2%内。

关键词：肥料母液罐,自流式,结构参数优化,CFD数值模拟,注肥量

基金资助：国家自然科学基金（52069008）；云南省科技厅科技计划项目（202302AE090024，202101AT070113）