多层喷射沉积的传热凝固规律研究

在传统的喷射沉积工艺理论研究的基础上,研究了多层喷射沉积工艺中雾化与沉积阶段特有的传热凝固规律.由于多层喷射沉积的凝固特征为液相分数很高的雾化颗粒流在固态的沉积表面高速碰撞铺展成薄层,粘结和急冷凝固有机结合,使得多层喷射沉积坯的冷却速度不仅远大于传统喷射沉积坯的冷却速度,而且大于气体雾化粉末颗粒的冷速.文章采用GrantP.S理论对多层喷射沉积坯进行了热流分析.根据公式进行传热计算,得出了多层喷射沉积坯的冷却速度为1.3×104～1.2×106K/s.另外,根据铝合金沉积坯二次枝晶臂间距与冷却速度关系,得出枝晶臂间距为0.6μm,对应冷却速度为5×105K/s.同时坯料的显微组织特征支持了传热计算结果.     

多层喷射沉积制备耐热铝合金管坯热流分析(Ⅱ) --沉积过程热流分析

通过建立沉积阶段热流分析模型，对多层喷射沉积制备耐热铝合金管坯过程中喷射流沉积后的凝固和冷却进行了分析．喷射流沉积后与基体／沉积坯的传导热交换占热输出率的90％以上，在沉积过程中，沉积面的温度变化呈周期性的升降．计算结果表明，多层喷射沉积采用移动坩埚式扫描方式，延长了喷射流沉积时间间隔，喷射流沉积后可以获得10^3K／s以上的冷却速度。     

坩埚移动式喷射共沉积制取铝基复合材料的技术

提出了坩埚移动式喷射共沉积制备铝基SiC颗粒增强复合材料的装置和方法,并与传统的喷射共沉积装置进行了比较.在SiC颗粒增强相加入方法中,新工艺采用了双环缝复合雾化器和螺杆给料负压引流输送装置,解决了大尺寸、高SiC体积百分比复合材料坯制备技术问题.通过上述装置已经制备出Φ800×1000mm,SiC含量为20wt%,重达1t的铝基复合材料.经后续挤压、锻造加工,制备出了性能优异的6000Al/SiCp,FV0812Al/SiCp,7075Al/SiCp的大尺寸复合材料.讨论了喷射共沉积过程中金属液体对SiC颗粒的捕获机理、喷射共沉积过程中的传热与凝固特征,分析了SiC颗粒的加入对金属液粒凝固的影响.     

多层喷射沉积耐热铝合金管坯热流分析(Ⅰ)--雾化过程热流分析

建立了多层喷射沉积制备管坯的雾化过程热流模型，并对耐热铝合金熔滴在雾化飞行过程中与雾化气流的动能和热能交换进行了计算和分析．计算结果表明：①小直径熔滴在飞行过程中的平均冷却速度较大，其凝固可以在较短时间内完成；②不同直径熔滴飞行过程中的平均冷却速度均随飞行距离的增加而减小；③在0～0．2m的雾化距离内，直径为10～220μm的耐热铝合金熔滴平均冷却速度可以达到10^4K／s以上．     

大尺寸耐热铝合金管坯的致密化及性能研究

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等对多层喷射沉积制备的大尺寸耐热铝合金管坯及其经过挤压、旋压等致密化加工后的显微组织结构进行了检测和分析，并通过Instron拉伸实验对致密化加工过程中管坯的力学性能进行了比较．喷射沉积管坯的致密度约为88．9％，晶粒为200nm-500nm的微晶，20nm-60nm的球形或近球形析出相均匀分布于基体上．经过热致密化加工后管坯中的界面和孔洞明显愈合，析出相未见明显粗化．管坯经过挤压后，室温和350℃的断裂强度分别提高130％和400％．挤压管材旋压后，350℃力学性能变化不大，而室温屈服强度和断裂强度分别提高22％和13％．     

循环压制对喷射沉积7075/SiCp致密化的影响

采用循环压制工艺对多层喷射沉积大尺寸7075/SiCp复合材料(高度H>140mm)进行了致密化加工.研究了循环压制工艺对复合材料沉积坯和挤压坯密度及显微组织的影响规律,测试了复合材料的力学性能.结果表明,循环压制过程中在大的静水压力和剪切应力的共同作用下,复合材料中大部分孔洞逐渐被拉长闭合,致密化效果良好.沉积坯多次循环压制后,SiC颗粒取向平行于基体金属流动方向.挤压坯二道次压制后SiC颗粒破碎明显,分布得到改善,强度可以达到600 MPa以上.     

改善喷射沉积耐热铝合金板坯轧制成形性能的研究

喷射沉积Al-8．5Fe-1．3V-1．7Si(8009)耐热铝合金板坯是由基体金属和孔隙、少量颗粒边界的氧化膜组成的，微观组织缺乏良好的冶金结合，直接采用轧制使其致密化产生塑性变形，在工艺上存在极大的难度，轧制时易出现板坯表面裂纹及边裂。本文研究了8009合金的包套轧制、交叉横轧工艺，实验结果表明：采用包套轧制、交叉横轧工艺，有效地改善了喷射沉积板坯的轧制成形性能，成功制备出厚度为0．6～1．0mm的薄板。     

双环缝喷射共沉积SiC颗粒的捕获与分布研究

采用坩埚移动式喷射共沉积装置及其双环缝复合雾化器制备了SiC颗粒增强铝基复合材料坯件,研究了过程中增强颗粒的捕获机制及特点.实验结果表明,双环缝复合雾化器所引入的SiC颗粒捕获率较高,分布均匀;增强颗粒主要在雾化初时阶段被雾化液滴所捕获,而沉积坯表面因基本呈固相且温度较低,对SiC颗粒的直接捕获效果不明显;沉积坯快冷凝固界面前沿捕获对SiC颗粒的分布影响不大,SiC颗粒在沉积坯中的最终分布主要取决于由雾化液滴对增强颗粒的捕获,特别决定于SiC颗粒在单个雾化颗粒内部及空间雾化颗粒群中的分布.     

藏茶卧式发酵机的设计和试验

为解决藏茶渥堆过程中发酵不均匀、渥堆时间长等问题,设计了一种藏茶卧式发酵机。该设备由罐体、搅拌装置、输送装置、温湿度控制系统等组成。发酵机控温保湿,集输送、发水、渥堆、翻堆于一体,电机带动搅拌轴转动罐内茶堆,由搅拌叶片实现翻堆。对罐体、输料装置、控制系统进行了设计,并确定罐体尺寸(4240 mm×2300 mm×3170 mm)、发酵罐尺寸(内径×长) 1900 mm×3900 mm,总容积11 m3、罐体转速15 r/min,工作温度20~100 ℃, 最大容量1 000 kg。筛选了机械渥堆前的渥堆温度、渥堆时间和茶坯含水量,进行渥堆试验,最佳工艺参数为渥堆温度70 ℃、渥堆110 h、茶坯含水量为30%。发酵机制成的藏茶成茶汤色橙红明亮,滋味醇和回甘,感官审评得分高于传统渥堆1.2分,渥堆周期缩短了24 d。     

鱼类寄生棘头虫异钩属一新种(棘吻亚纲:多态目,异钩科)

记述异钩属一新种 ,即大鳍异钩棘头虫Arhythmacathusmysturisp .nov .与其他相似种进行了比较。新种体呈纺锤形 ,躯体前端披有小棘 ;吻部粗大 ,雄虫吻的大小 (0 .35～ 0 .4 6 )mm× (0 .11～ 0 .14 )mm ;具有吻钩 6列 ,每列 7个 ;吻腺较长 ,延伸到精巢前端 ,为 (0 .5 5～ 0 .79)mm× (0 .0 4 6～ 0 .0 98)mm ;前、后精巢的大小分别为 (0 .16～ 0 .2 0 )mm× (0 .15～0 .19)mm ,(0 .15～ 0 .18)mm× (0 .14～ 0 .17)mm。虫卵大小为 (0 .0 2 0 7～ 0 .0 2 94 )mm× (0 .0 0 5 1～ 0 .0 0 6 9)mm。     

植保静电喷雾技术研究进展

作为现代农业先进的植保技术，农药静电喷雾技术相对于传统喷药技术，在雾滴沉积率、药液有效利用率等方面具有较好的喷施效果，在未来农业生产中能够实现节能减药、增加效率等作用。叙述了静电喷雾技术的原理及其特点，详细梳理了国内外对静电喷雾技术的研究进展，并介绍了静电喷雾技术的应用现状，探讨了目前静电喷雾技术所存在的问题和发展前景，以期为植保机械研发奠定基础。     

单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机作业性能对比试验研究

为验证单旋翼油动无人机在丘陵山地果园的喷雾效果，将单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机在矮砧密植苹果园进行喷雾性能对比试验，结果表明:单旋翼油动无人机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为0.66%~21.98%、1.20%~16.17%、0.38%~3.96%，雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为上层>中层>下层；圆形果园风送喷雾机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为5.68%~24.94%、2.64%~34.61%、3.15%~21.78%，雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为下层>中层>上层；单旋翼油动无人机喷洒的雾滴在果树中上层的沉积效果显著，圆形果园风送喷雾机则为中下层效果显著。排除机具故障等不确定因素影响，无人机作业的工作效能与节水省药性能优于喷雾机；在果园生产抢农时和病虫害应急处理中，无人机表现出较好的实用性能。     

移动式温室风幕静电施药平台设计及试验

针对传统温室人工施药时,药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,探索温室施药的新方式,以提高农药利用率和作业效率。根据温室作业环境,研制一种适应于温室的风幕式静电施药机具,确定整机结构方案及关键部件技术参数。以出口风速为试验变量参数,以覆盖率、沉积量、覆盖率均匀度和沉积量均匀度为评价指标,分析了出口风速参数对施药效果的影响。综合流体力学和机械设计知识,计算确定出风口间距0.5 m,出风口半径0.012 5 m,风机功率3 k W。实现了风送、喷雾量和喷雾高度可调,出口风速0-35 m/s可调,喷头流量0.2-1.0 L/min可调,喷雾高度1.15-1.95 m可调。试验结果表明,出口风速为25 m/s时,相对于其他风速,沉积量和覆盖率达到较好的值,均匀度分别稳定在85%和75%。与传统人工施药相比,风幕式静电施药的雾滴穿透性高,分散程度高,可避免重复施药和减少农药施用量。同时,合理的气流参数会进一步提高机具施药效果。     

温室弥雾机控制系统的设计

为实现温室环境人机分离自动变量施药,设计基于Wi-Fi与模糊控制的自走式自动变量风送弥雾机。施药系统以STM32单片机为核心,在Eclipse开发环境下采用Socket编程技术实现移动端与弥雾机端双向通信。为满足施药技术要求,采用Mamdani模型制定施药控制规则,将虫害覆盖率和茄子冠层高度参数作为模糊控制模型的输入,根据施药控制规则自动控制电磁阀和继电器以调控喷雾流量和控制施药时间,共同完成弥雾机变量施药。通过流量测定、模糊控制及自动与手动弥雾的沉积试验对施药系统进行验证,结果表明:1)施药控制系统可根据占空比准确调控喷雾流量,且占空比与喷雾流量线性度较好,拟合度为R~2=0.996 4,满足该设计喷雾范围要求。2)采样点与喷头距离为1~3m时对单位面积雾滴有效沉积量影响显著,且随着茄子冠层高度的增大和蓟马覆盖率的提高均会使单位面积雾滴沉积量显著提高。3)自动弥雾与手动弥雾沉积量的相对误差不超过0.8%,可满足变量喷雾的实际需求。     

果树农药对靶喷雾药液沉积分布研究

为实现果树农药精确喷雾,减小农药在果树以外的沉积损失,降低果树农药喷雾对环境的影响,采用喷雾试验台对果树对靶喷雾中水平安放的空圆锥型喷嘴的喷雾药液沉积分布进行试验研究.建立了药液沉积对数概率分布模型,计算了喷雾药液沉积范围.分析了喷雾药液沉积距离随喷雾压力,喷雾速度变化的规律,为对靶喷雾的参数选择提供依据.     

基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验

【目的】针对传统植保无人机在定量喷施作业时由于飞行速度的变化造成施药不均匀以及传统控制算法无法满足无人机变量喷雾系统所需的实时性和稳定性等问题,设计一种基于神经网络PID的自适应无人机变量喷雾系统。【方法】采用风压变送器测出无人机的飞行速度,根据速度采用脉宽调制(PWM)方法进行自适应变量喷雾,同步用流量传感器测出实际喷雾流量,融合BP神经网络PID控制算法调节喷雾流量。由MATLAB构建BP神经网络PID控制算法,并与PID、模糊PID和神经元PID对比及分析;田间试验过程中,对比分析无人机定量喷雾与随飞行速度改变的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布,分别从整体区域、飞行方向和喷杆方向评价沉积量分布的均匀性。【结果】算法仿真对比试验结果表明,与PID、模糊PID和神经元PID相比,BP神经网络PID阶跃响应上升时间分别少28.57%、84.73%和31.03%,正弦跟踪平均误差分别小63.01%、87.03%和0.58%,方波跟踪平均误差分别小74.00%、79.53%和6.80%,鲁棒性强,无静差,超调量为1.20%;喷雾对比试验结果表明,本系统能够根据飞行速度自适应调节喷雾流量,实际流量与目标流量的平均偏差为8.43%,水敏纸扫描结果表明总体区域雾滴沉积量的变异系数对比定量喷雾平均降低26.25%,喷杆方向平均降低18.79%。【结论】该研究结果可为农业航空变量喷雾技术的应用提供理论基础。     

荷电双流体喷雾射流沉积均匀性分析

为研究荷电双流体喷雾射流沉积的均匀性,基于双流体雾化喷嘴设计了荷电双流体喷雾系统及电晕荷电装置。通过试验研究,讨论了影响荷电双流体喷雾沉积均匀性的关键因素及其作用规律。结果表明,增加喷枪的工作高度、扇形压力或减小雾化压力,可以有效减小双流体雾化沉积分布变异系数,提高沉积的均匀性;静电场的参与能有效提高雾化效果,改善喷雾流场,提高沉积分布的均匀性。     

CitrusSprayEx: An expert system for planning citrus spray applications

An expert system (ES) has been developed to assist citrus spray applicators in planning and evaluating their sprayer operations. The ES is partitioned into two parts: (1) spray planning (procedures and calculations for sprayer calibration as well as suitability of spraying under given weather parameters) and (2) spray evaluation (estimation of overall spray deposition, ground fallout, and drift as percentages of the total spray discharged at orchard scale). The first part is based on established procedures and the second part is built on the previously developed spray deposition model. The latter includes a “What-If” analysis function that gives feedback on changes in input variables and the corresponding outputs. Testing of the ES revealed that the trends in the outputs, reflecting the effects of application rate, travel speed, foliage density, and percent missing trees were in general agreement with literature. The ES was evaluated by five individuals with diverse experience in spray applications. Overall, the ES was found useful for calibration and evaluation of spray applications in citrus.     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响，应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业，采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明，植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下，雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度，覆盖率最大。极差分析结果显示，作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素；而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素，当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况，对植保无人机的作业参数进行了优选，为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布，实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。