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。     

果园多风机风送喷雾机聚风筒聚风特性的试验研究

针对传统果园多风机风送喷雾机存在风能利用率低,出风口到靶标之间喷雾四散飘移的问题,对风机配置聚风筒(直筒式、渐缩式、渐开式)的风送喷雾系统的聚风喷雾性能进行研究。通过对聚风筒风场进行仿真模拟,设计对标试验确定了仿真模型与计算的可靠性。设计单因素试验和响应面参数优化试验分析风筒类型、聚风筒长度和风机转速对聚风特性的影响并确定聚风筒的最佳参数设计组合。试验结果表明:有聚风筒的风送喷雾系统对雾滴的胁迫作用明显显著优于无风筒的,且呈现了较好的聚风雾化作用,渐缩式风筒的性能尤为明显;气流集中性能由高到低排序为渐缩式、直筒式、渐开式、无风筒,聚风筒胁迫雾滴的横向穿透性能由高到低为渐缩式、直筒式、渐开式;风筒长度在30~70 cm范围内,长度越长,聚风性能越好;随着转速呈倍数的增加,风场速度峰值也呈倍数增加,转速的改变不影响速度峰值的位置。聚风筒最佳参数设计组合为风筒类型为渐缩式,风筒长度为70 cm,风机转速1 440 r/min,此组合下的风速为4.156 m/s,风场纵向幅宽为1 585.32 mm。     

基于CFD的风送喷雾装置风筒参数优化

喷雾装置中风筒的聚风性能对果园风送喷雾机的作业质量具有重要影响，风筒的出口风速和风场的纵向幅宽是决定喷雾装置作业性能的重要因素。对风筒风场进行仿真模拟，设计对标试验确定了仿真模型与计算的可靠性。设计单因素试验和响应面优化试验分析筒壁与轴线的夹角、风筒长度和风机转速对风筒聚风性能的影响。结果表明：风筒长度和风机转速对风速的影响显著，提升风机转速或降低风筒长度有助于提高风速。风筒长度、筒壁与轴线的夹角和风机转速对纵向幅宽影响显著，影响显著的顺序为风筒长度>筒壁与轴线的夹角>风机转速。风筒最佳参数设计组合：风筒长度为540 mm、筒壁与轴线的夹角为3°、风机转速为2 000 r·min^-1，此组合下风送喷雾装置风筒风速为9.21 m·s^-1，风场纵向幅宽为1 627 mm。研究结果可为远射程喷雾机喷雾装置结构优化提供参考。     

风速、喷雾压力和静电电压对雾滴沉积性的影响

为提高农药喷洒过程中雾滴的沉积效果,在试验基础上研究不同风速、喷雾压力和静电电压下雾化靶标荷电效果和沉积效果的综合影响,优化选配影响因素的参数。试验结果表明,荷质比在4 k V之后趋于稳定,当风速为0 m/s,喷雾压力为0. 3 MPa,静电电压达到6 k V时,雾滴粒径达到最小值137. 79μm,荷质比达到最大值0. 128 m C/kg,靶标背部在荷电电压大于4 k V以后出现雾滴沉积,在0. 3 MPa以后沉积率增大幅度趋于平缓。正交试验得出,风速、喷雾压力和静电电压均对雾滴沉积率有显著影响,影响主次顺序分别是静电电压、喷雾压力、风速。本系统喷雾的最佳组合是风速为0 m/s喷雾压力为0. 4 MPa和静电电压为6 k V,总沉积率达到最大值48. 01%。研究结果为进一步研究喷雾技术参数优化选配和提高喷雾沉积效果提供了依据。     

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。     

水稻叶片上露水对农药沉积量的影响

水稻叶片表面独特的微纳米结构是造成农药雾滴在叶片上难以持留的主要原因,叶片上凝结的露水会改变叶片表面的微结构,从而对农药雾滴的沉积状态产生影响。针对这一问题分别进行了田间试验和实验室模拟试验,通过高速摄影以及农药沉积量试验研究没有露水、露水量较少和露水量多3种情况下,使用标准扇形喷头与防飘射流喷头进行喷雾时的农药雾滴沉积。试验结果显示,叶片上露水的存在能够增加农药雾滴的沉积并且影响显著,且不同喷头间存在显著性差异。高速摄影试验结果显示,露水的存在减少了雾滴的弹跳情况,农药雾滴在沉积过程中雾滴与叶片的直接作用变为农药雾滴与露水的作用,从而增加了沉积。     

果园风送喷雾机蝶型导流结构设计仿真与试验

针对传统风送喷雾机风道气流分布不均匀的问题，设计1种蝶型导流结构，对不同进风口直径、风道倾斜角度、涡轮转速等结构参数，利用Flow simulation软件对导流结构内部气流场进行模拟仿真，监测6个出风口风速，并计算其速度均值和标准差，并通过正交实验法，以均值和标准差为优化响应值，得出最优配置参数为进风口直径535 mm、风道倾斜角度90°、风机转速190 rad/s。对调整风道参数后的导流结构内部气流场模拟仿真，分析其速度云图和相对压力云图，6个出风口风速分别为20.394、22.232、25.799、20.159、22.446、23.732 m/s，风速均值为22.627 m/s，标准差为1.93，风速分布较均匀，压力分布均匀。通过试验验证，出风口风速真实值与模拟值误差不超过5%，叶面叶背雾滴沉积密度在20滴/cm²以上，变异系数不超过10%，雾滴分布均匀，蝶型导流结构设计符合要求。     

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。     

植保静电喷雾系统参数性能研究

针对静电喷雾存在有效作业效率低、目标植物靶向性沉积率不可控问题,采用理论分析、计算机仿真与台架实验相结合方式,在分析静电喷雾原理基础上,系统研究喷雾参数对雾滴沉积效果影响规律.分析喷雾水压、静电电流、试验时间、和雾滴粒径对靶标沉积效果影响,评价与优化试验结果.结果表明,优先考虑沉积效果情况下,喷雾水压为0.50 MPa,静电电流为15μA时性能最佳,对提高静电喷雾沉积率和作业效率具有指导意义.     

Y型棚架式果园的3WZ-300风送喷雾机设计与试验

目的 针对Y型棚架式果树的需风特性设计一款风送喷雾机,探究机具对此树形的施药规律,为新式果园栽植工艺的植保机具设计提供参考。方法 结合棚架梨树Y型树冠需风特性,设计一款异形导风管,确定发散型射流口,喷雾范围可全面覆盖冠层,并进行整机配置,风机使用无级调速带轮进行调速。以作业速度、出口风速、出风口与冠层中部高度差作为试验参数,以靶标雾滴覆盖率、靶标雾滴沉积量以及地面雾滴沉积量作为评价指标,设计田间试验。利用Design-Expert软件建立响应曲面分析参数对指标的影响,并对机具作业参数进行优化。结果 优化结果表明：3WZ-300风送喷雾机在作业速度0.8 m/s、出口风速22 m/s、出风口中部与梨树冠层中部高度差为5.1 cm时,靶标雾滴覆盖率为39.79%,靶标雾滴沉积量为9.89 μL/cm²,地面雾滴沉积量为5.41 μL/cm²,有效附着药液占比60.1%。结论 该喷雾机满足果园作业要求,施药效果较好,为棚架式果园喷雾机的设计及机具参数优化提供了参考。