大田环境中不同助剂和喷头对无人机喷洒雾滴分布和漂移的影响

目的 探索在大田环境中不同助剂和喷头型号对无人机喷洒雾滴分布和漂移的影响。方法 利用色素染色法染色雾滴，使用大疆MG-1S无人机进行喷洒作业，并收集雾滴卡进行扫描分析。喷洒中使用φ为1%的不同助剂溶液或不同种类喷头，以比较助剂和喷头对雾滴分布的影响。结果 室内喷洒φ为1%助剂溶液时，雨燕油性助剂、禾大助剂提高雾滴粒径的效果较优。IDK 120-01喷头增大雾滴粒径效果最明显。在大田测试中，所有的助剂相比清水对照都降低了漂移。大部分雾滴集中于距离喷洒航线2 m距离内。离地80 cm处的雾滴沉积量比离地50 cm的雾滴沉积量少40%~60%。雨燕油性助剂在目标区域沉积较多。目标区域内使用IDK 120-01喷头的雾滴沉积量最大，但单位面积的雾滴数量较少。结论 使用助剂和大粒径喷头均可以明显降低雾滴漂移，提高目标区域雾滴沉积量。不同助剂抗漂移效果有明显差异。     

新型扇形雾射流喷头雾滴沉积和飘移潜力特性研究

为合理选用喷头，提高农药有效利用率，减少流失、飘失，应用激光雾滴粒径分析仪和改进后农药雾滴沉积飘移测试平台，依据ISO24253-1田间喷雾沉积试验测试标准和ISO22369-3农药飘移潜力测试平台标准，对具有代表性的德国Lechler公司生产的射流（IDK系列）和双扇面射流（IDKT系列）新型大雾滴扇形雾喷头在不同喷雾压力（0.2、0.3、0.4 MPa）下的雾滴谱、雾滴裸地沉积分布和雾滴飘移潜力进行测试研究，并与常用标准扇形雾喷头Lechler ST、LU系列喷头进行对比。结果表明：随喷雾压力增大，标准扇形雾喷头和射流喷头均雾滴粒径变小，雾滴谱变宽，雾滴直径小于100 μm，V100增大。ST系列的雾滴谱比LU的宽，IDKT的雾滴谱比IDK的宽。标准扇形雾喷头（ST和LU）雾滴为细雾和非常细雾，射流喷头（IDK和IDKT）雾滴为中等雾和粗雾。喷头雾滴粒径决定了雾滴的沉积和飘移特性，在相同喷雾压力条件下，同种型号喷头雾滴裸地沉积量IDKT120＞IDK120＞LU120＞ST110，射流喷头雾滴沉积量显著高于标准扇形雾喷头（P<0.05），所测喷头雾滴沉积变异系数均低于8.5%。随着喷雾压力增加，喷头雾滴的飘移量均增加，喷雾压力对标准扇形雾喷头雾滴飘移影响更加明显，但对射流喷头不明显。在相同喷雾压力条件下，射流喷头雾滴飘移量远小于标准扇形雾喷头，各喷头雾滴飘移量均随雾滴收集距离增大而呈现减小趋势，且飘移均主要集中在测试平台前5 m处。射流喷头IDK和IDKT之间DPV无显著性差异，但标准扇形雾喷头DPV显著高于射流喷头（P<0.05），射流喷头与ST喷头相比，相对防飘能力均在55%以上。上述结果将有助于种植户和生产企业选择最佳喷嘴类型，以提高药效，减少农药喷雾漂移。     

一种农用气液两相喷头的设计与喷雾特性仿真

基于文丘里原理设计了一款农用气液两相喷头,并采用k-ε湍流模型,利用FLUENT和CFX求解器对喷头内部气流场进行了计算流体力学(CFD)仿真和试验验证。结果表明:喷头出口平面中心区域的气流速度达到亚音速和超音速,喷头出口的气流速度随着两相压力的增加而增加;当气相入口压力一定时,液相入口压力的增大可使喷头下方两侧气流朝喷头轴向集中,喷口中心区域气流速度的实测值与仿真值的相对偏差≤10%,仿真结果真实可靠。雾滴粒径测试结果表明:在0.05 MPa的恒定水压下,雾滴粒径随着气压的增高而降低;在常用工作气压下,距喷头喷射距离1.6 m处,粒径65μm以下的雾滴比例≥85%,雾滴体积中径(D_(50))50μm。所设计的喷头雾化性能优异,可获得烟雾级雾滴,适用于在设施农业中进行整棚弥散性喷雾防治病虫害。     

液体物理性质对微孔压电超声雾化效果的影响

为明确液体物理性质等对微孔压电超声雾化效果的影响,搭建微孔压电超声雾化效果测试系统,测量液体的表面张力、黏度、微孔直径、驱动频率、驱动电压等对压电微孔超声雾化雾滴粒径、雾化流量的影响,并分析雾化效果的变化趋势。结果表明,随着表面张力的增大,雾滴粒径和雾化流量均增大。随着黏度的增加,雾滴粒径增大,雾化流量减小。雾滴粒径和雾化流量随着微孔直径的增大而明显增大,随着驱动频率的增大呈先增大后减小的趋势,随着驱动电压的升高而先增大后减小。雾化流量达到峰值所对应的驱动频率与雾滴粒径达到峰值时基本吻合,液体的动力黏度越大,雾化所需的功率越大。黏度大的液体可通过增大雾化片微孔直径或提高驱动电压实现微孔压电超声雾化。     

基于CFD果园风送式喷雾机雾滴沉积特性研究

自制应用于柑橘园施药的风送式喷雾机,并基于CFD建立喷雾机雾滴运动轨迹及沉积模型,考察该喷雾机雾滴沉积特性及送风方向对雾滴沉积的影响。根据喷雾机尺寸参数,建立喷雾流场二维模型,并确定DPM模型参数,模拟获得距喷头不同距离的垂直截面上雾滴沉积量。试验结果显示:在距喷头1.0 m的范围内,雾滴沉积特性与试验结果相符,且在1.0 m范围内,送风角度的增加对雾滴飘移影响较小,随着与喷头距离的增大,送风角度对底部雾滴飘移损失的影响逐渐加剧;在距喷头1.0 m范围以外,雾滴沉积特性与实际试验结果偏差较大,但雾滴沉积量随与喷头距离的增大而逐渐减少的规律是一致的。     

侧向风对航空植保无人机平面扇形喷头雾滴飘移的影响

目的 侧向风是影响植保无人机航空喷施雾滴飘移和作业效果的主要因素。探究航空植保喷施过程中侧向风对雾滴沉积和飘移的影响,为植保无人机航空喷施作业参数的选择和作业关键部件的改进提供数据支持和理论指导。方法 以常用平面扇形喷头Lechler系列的LU 120-015和LU 120-03标准压力喷头为研究对象,基于计算流体力学离散相模型的粒子跟踪技术,在适宜的边界条件下对喷施作业过程中风洞内雾滴流场和农药喷洒离散相进行模拟试验;通过仿真模拟对平面扇形喷头喷施的雾滴沉积和飘移分布情况进行可视化分析,探究雾滴粒子在不同侧风风速条件下的飘移特性;在农业航空专用风洞中,采用近似条件对雾滴的沉积飘移特性进行试验验证和分析。结果 仿真模拟结果表明,随着侧向风速的增加,离散相雾滴粒子飘移程度越严重,雾滴水平飘移越明显。随着侧向风速的增加,模拟离散相雾滴粒子的准确沉积率(R_a)呈指数下降,由14.11%下降到0.66%;水平飘移率(R_h)呈线性增加,由14.25%增加到60.58%。风洞试验结果表明,在侧风风速分别为1、3和6 m/s的条件下,雾滴的R_h分别为0.4%、48.1%和75.1%,且雾滴在风洞内部会随着侧风风速的增加发生一定程度的卷扬现象。仿真模拟与风洞测试试验的R_h具有显著相关性(R²=0.963,P<0.05)。结论 仿真模拟对航空喷施条件下的雾滴飘移具有较好的预测效果;采用仿真模拟辅助风洞试验测试的方法,可以比较准确地得出航空植保无人机作业中常用平面扇形喷头的雾滴沉积与飘移情况。     

双气流道辅助静电喷头设计与试验

针对荷电雾滴在喷头处易吸附,且荷电量在射程方向上易衰减等问题,结合气流辅助喷雾与静电喷雾技术,设计双气流道辅助静电喷头。采用理论分析与公式方法,计算感应电极结构参数与位置、气流道结构与参数;采用静电喷雾试验测试喷头压力的流量特性,工作参数对荷质比的影响,雾滴的空间分布和飘移特性等。喷雾量与喷雾压力的关系为y=0.366 7x~(0.467 3);在1.0 m以内的喷雾距离下,荷质比与喷雾压力、气流速度、感应电压呈正相关关系,喷雾距离越小荷电雾滴的荷电量衰减越剧烈。荷质比沿射程方向逐步衰减,在0.6~1.0 m处衰减最剧烈,而后趋于平缓;气流速度在15、22、32 m/s时,静电喷雾的飘移率分别降低50.0%、22.5%、10.7%。当喷头在额定喷雾压力为0.4 MPa、感应电压为6 k V,采集距离在1.0 m以内时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度比非静电喷雾提高15%以上;当采集距离在1.0~2.0 m之间时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度提高10%左右;当采集距离大于2.0 m时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度反而低于非静电喷雾。因此,风送静电喷雾应用时的气流速度和喷雾高度须根据作物冠层特征选择。本研究可为喷头的应用和大型静电喷雾机的设计提供依据。     

EPEC-B1型高压静电喷雾器喷雾性能试验

摘要：采用纸卡法在室内对TEPEC-B1型高压静电喷雾器进行了雾滴大小,喷雾距离,喷雾密度和喷雾量的测试,同时与常规喷雾器进行了比较。测试结果表明：TEPEC-B1型高压静电喷雾器荷电喷雾的雾滴密度显著高于非荷电喷雾,在靶标背面的雾滴密度明显增大。荷电喷雾的雾滴粒径只有常规喷雾雾滴粒径的1/3～1/4,且粒径谱较常规喷雾器窄,雾滴均匀度较高。TEPEC-B1型高压静电喷雾器通过不同档位调节可以控制喷雾量和喷雾距离,适于保护地不同类型蔬菜的病虫害防治。     

基于农田环境因子模拟农药雾滴飘移特性

农药飘移污染辐射面广,极易造成非靶标区农作物药害、环境污染、生态平衡破坏等。开展雾滴飘移特性研究,对研发精准施药装备、优化喷雾参数具有重要的科学意义和指导意义。野外环境因素的多样性与多变性使得田间雾滴飘移特性研究复杂困难,试验结果存在不确定性。因此,基于低速风洞对温度、湿度、风场等农田环境因子的精准模拟,针对风速、雾滴粒径、雾滴群释放高度等3个影响雾滴飘移特性的主要因素开展试验研究,探讨其对雾滴运动规律的影响。结果表明,增大雾滴粒径有助于减少雾滴飘移;随着风速的增大,雾滴飘失量与飘移距离呈明显的递增趋势,且小粒径雾滴的飘移更易受风速影响;作业时喷头高度过高,会使雾滴更易于向远处飘移。     

果园喷雾机喷头类型与喷雾角度 对雾滴沉积的影响

为研究喷头类型与喷雾角度对雾滴沉积的影响规律,将喷头在垂直平面上的喷雾角度设置为0°、±15°、±30°、±45°,选用标准实心圆锥喷头HH-SS1、扇形喷头HU-SS60-02和HU-SS60-03共3种喷头进行喷雾试验,通过雾滴沉积量和雾流穿透能力两个指标综合择优喷头喷雾角度。结果表明:3种喷头喷雾角度分别为-15°、-30°和-30°时叶片正面喷雾效果较优,角度为30°、30°和45°时叶片反面喷雾效果较优。不同喷头对应的叶片正、反面的雾滴沉积分布随喷雾角度变化的趋势基本一致,但喷头雾滴粒径越大,达到较优喷雾效果所需的喷雾角度值也相应增加。     

基于马尔文激光粒度分析仪的生物质燃油雾化特性研究

采用马尔文激光粒度分析仪,研究了生物质燃料的雾化特性,并分析了气液质量流量比、沿喷孔轴向距离、径向距离、液体的表面张力系数以及液体的粘性系数等参数对生物质燃油雾化特性的影响。通过试验发现,气液质量流量比和沿喷孔轴向距离是影响索特平均直径的最主要因素;且在相同的雾化条件下,生物质燃油雾化质量最差,生物质燃油和醇类的混合燃料的雾化质量较好,而柴油的雾化质量最好。     

农药喷雾粒径的研究现状与发展(综述)

【目的】农药的不合理使用严重威胁着我国农产品质量安全和农业生态环境安全。优化农药喷施方式,提高农药利用率与喷施效果,实现农业生产的良好发展已成为迫切需要解决的问题。【方法】从农药雾滴粒径的检测方法出发,介绍了雾滴粒径检测技术的发展、以及雾滴尺寸与农药防治效果的关系;对农药喷雾最佳粒径的研究进行了分析;总结了农药喷雾最佳粒径的研究以及所存在的不足,并对农药喷雾粒径的研究进行了展望。【结果】人工表面得到的最佳粒径与真实的喷雾最佳粒径具有明显的差异性,人工表面通常倾向于收集大液滴;细小雾滴大量漂移的发生不存在必然性;同一靶标不同时期所对应的喷雾最佳粒径是变化的;小雾滴更容易吸附在靶标表面,能穿透植物冠层杀死冠层内部的害虫。【结论】不同农药、不同靶标、不同药液浓度甚至害虫的不同时期,农药的最佳喷雾粒径大不相同。今后应加强农药雾滴最佳粒径的理论研究,从宏观和微观多角度综合分析,开发精准可控变粒径喷嘴。     

压力旋流喷头雾化性能的仿真

为了提高喷雾质量,提高农药的使用效率,用CFD商用软件FLUENT对雾化喷头在农药雾化时的流场进行数值模拟。利用Eulerian—Lagrangian双流体模型来模拟气液两相流动。模拟结果表明：药液雾化形状为中空锥形结构,大部分液滴速度大于1．12m／s;雾化液滴的体积中值直径（NMD）在50～100Mm之间,数量中值直径（NMD）在30～70Mm之间,适用于苗期或者前期的叶片植物农药的喷洒;压差在2．0MPa以下时,雾化均匀度（DR）大于0．67,雾化性能良好,所以此类型喷头选用的喷雾压差应小于2．0MPa。喷头仿真预测了雾化喷头的微粒化性能,为高效低喷量喷雾的研究提供一定的依据。     

91WDC-150型风送式喷雾机喷雾系统的试验研究

利用91WDC-150型风送式喷雾机的样机，采用撞击雾滴采集法，通过三因素三水平的正交试验和方差分析得出：喷嘴直径是影响雾滴均匀性的主要因素，其次是药液流量和药箱压力，并找出了最佳参数组合。分析和总结了雾滴密度和雾滴直径在雾流轴线方向上的变化规律。     

表面活性剂对农药雾滴在小白菜叶面上扩展面积和蒸发时间的影响

以小白菜叶面为试材,采用连续拍摄并记录下雾滴扩展和蒸发全过程的方法,研究了表面活性剂对农药雾滴在小白菜上扩展面积和蒸发时间的影响。试验证明,在农药中添加表面活性剂,可以扩大农药雾滴的覆盖面积和缩短雾滴的蒸发时间;不同种类和不同添加比例的表面活性剂,使农药雾滴覆盖面积的扩展程度和雾滴的蒸发时间有较大的差异。其中,表面活性剂 Ｔｅｃｈ-４０８和 Ｆａｉｒｌａｎｄ２４０８使农药雾滴扩展面积和蒸发时间影响较大,Ｎｏｎｇｒｕ５００＃最小。因此,在农药中加入表面活性剂能改变农药雾滴的蒸发过程,为提高农药的施药效率提供了依据。     

防飘喷头在植保无人飞机水稻病害防治应用研究

为了解植保无人飞机应用文丘里防飘喷头对水稻病害的防效影响。利用植保无人飞机搭载文丘里防飘喷头的方法,分析雾滴沉积特性及水稻纹枯病、稻曲病的防治效率。结果表明:应用文丘里防飘喷头雾滴在冠层上部与下部以及总体沉积量均超过应用常规扇形喷头的雾滴沉积量,相对于小雾滴,植保无人飞机采用大雾滴可以改善雾滴在冠层中的穿透性及喷幅范围内的雾滴分布均匀性;不论是粗雾滴还是细雾滴,植保无人飞机均可以有效防治稻曲病,而且防效优于传统的背负式喷雾器;纹枯病植保无人飞机应用文丘里防飘喷头施药后,其防效达到80%,与背负式喷雾器防效相当,较常规扇形喷头防效提高30%。因此,水稻叶部病害应用文丘里防飘喷头能够达到病害防治要求。     

喷嘴类型对植保无人飞机喷雾性能的影响

【目的】植保无人飞机具有喷雾效率高、适用性好、作物损伤小和操控人员安全系数高等特点,但飘移严重制约着其推广应用,喷嘴作为核心组件,是影响雾滴飘移的关键因素。本文旨在明确不同类型喷嘴对植保无人飞机喷雾的雾化性能及雾滴飘移的影响,为选择合适喷嘴提供理论依据。【方法】筛选20种常见的扇形、气吸型和圆锥形喷嘴,采用激光粒度仪系统测定并计算喷嘴的分布跨度、体积中径（D₅₀）及尺寸<150 μm的雾滴占全部雾粒体积的百分比（ΦVol_{<150 μm}）等表征雾化性能的参数,在开放式风洞中首先测定不同喷嘴在0.3 MPa下的流量,然后采用相片纸法和麦拉片法评价喷嘴型号对喷雾飘移和飘移沉积雾滴粒径特征的影响。【结果】在0.3 MPa喷雾压力下测定不同喷嘴雾化性能表明,在常规扇形喷嘴中,F110-01、F110-015、F110-02和F110-03随着型号的增加,分布跨度和D₅₀显著增加,而ΦVol_{<150 μm}显著减低,气吸型扇形喷嘴AFC-01—AFC-05和圆锥形喷嘴HCC80-0075—HCC80-025具有相同的规律,但相同型号的气吸型扇形喷嘴,ΦVol_{<150 μm}均显著小于扇形喷嘴和圆锥形喷嘴,而分布跨度和D₅₀均大于扇形喷嘴和圆锥形喷嘴;在气吸型扇形喷嘴中,AFC-01及IDK120-015分布跨度和D₅₀显著小于其他类型;IDK120-015 ΦVol_{<150 μm}极显著低于HCC80-02、F110-015和F110-03,分布跨度和D₅₀显著高于HCC80-02和F110-015,HCC80-02的流量分别与IDK120-015、F110-015之间差异不显著,均显著低于F110-03。进一步采用麦拉片和相片纸法评价地面飘移沉积雾滴粒径特征和飘移量,喷嘴类型和飘移距离对飘移沉积雾滴D₅₀和分布跨度的影响均达到极显著,飘移距离3 m的D₅₀和分布跨度均显著低于1 m和2 m的,Depositscan软件计算预估飘移量的趋势和实测飘移量一致,均为HCC80-02>F110-015>F110-03>IDK120-015。计算不同喷嘴防飘移效果可知,IDK120-015的防飘移效果最好,达72.02%,F110-03次之,HCC80-02最差。【结论】麦拉片和相片纸均可收集地面飘移量作为评估雾滴飘移的方法;合理选择喷嘴可降低小雾滴的百分比和扩大相对雾滴粒径,显著减少植保无人飞机施药作业过程中的雾滴飘移。     

基于CFD的罩盖防飘移机理模拟及防飘移效果量化研究

探讨双圆弧罩盖的防飘移机理,对其防飘移效果进行量化研究。利用CFD技术对不同条件下双圆弧罩盖内部及周围的喷雾速度流场、雾滴运动轨迹进行模拟,研究喷嘴安装参数、喷嘴类型和型号,及风速对飘移率的影响。结果表明,双圆弧罩盖的防飘移机理是:内外圆弧形成的导风道使其下方产生了高速向下的气流(最大达7.42 m/s)和低速水平气流;双圆弧罩盖能有效减弱其后方的涡流强度,使其内外较大区域形成水平负向和垂直向下的速度流场。喷嘴的安装位置和安装角度与雾滴飘移率高度相关,相关系数为0.974;喷嘴类型、型号、风速、喷嘴类型和风速的交互作用,以及喷嘴型号和风速的交互作用与飘移率也高度相关,相关系数0.981。双圆弧罩盖能有效防止雾滴飘移,提高雾滴沉积率。