变量喷药机MSNC控制系统应用研究

以精准农业技术理论和研究为基础,阐述了农药喷洒过程中影响农药利用率的主要因素,提出采用MSNC控制技术的变量喷药技术。重点阐述了MSNC控制系统的组成及其工作原理,并对存在的问题进行相关讨论。     

猪瘟病毒微滴式数字PCR方法的建立

为建立猪瘟病毒微滴式数字PCR方法,实现猪瘟病毒定量检测。本研究根据猪瘟病毒5’UTR基因的保守序列设计了引物探针,对反应条件进行了优化,同时对该方法的灵敏性、特异性、重复性进行了评估,并对临床样品进行了检测。结果显示:本方法的最低检测下限为3.2copies/μL,未发现与其他病毒有交叉反应,样本重复的变异系数为3.9%,对临床样品的检测结果与实时荧光定量PCR(GB/T 27540-2011)的检测结果完全一致。本研究建立的猪瘟病毒微滴式数字PCR灵敏度高、特异性强、重复性好,适用于猪瘟病毒的临床检测。     

喷油雾化粒径的散射测量

根据激光散射理论开发了衍射散射式激光测粒仪，利用光电探测器收集颗粒的散射光能量，经过信号转换和计算来测量喷油雾化颗粒的平均直径。介绍了系统的组成及其测量原理，并通过该系统对某种电控喷油器燃油喷雾的颗粒粒度变化情况进行了实际测试，验证了该测量系统的实用性。     

NJS-1型植保直流闭口式风洞设计与试验

针对农药雾滴飘移特性研究的需要,依照流体力学、空气动力学及相似理论设计了NJS-1型植保低速风洞。该风洞型式为直流闭口式,主要由进气段、动力段、过渡段、扩散段、稳定段、收缩段及试验段等部分组成,采用理论计算确定各段结构,风洞总体尺寸为20 m×2.7 m×4.3 m(长×宽×高);动力段流道型式为R+S级,叶轮直径1.2 m,叶片数为8,后导叶叶片宽度0.18 m,叶片数为7;扩散段为大角度扩散,扩散角40°;稳定段采用六角形蜂窝器和两层阻尼网组合设计;试验段长度为7.5 m,出口截面尺寸为1.8 m×1.2 m(高×宽)。通过性能试验测定了风洞试验段气流品质,试验结果表明:试验段风速1.0~10 m/s连续可调,气流动压稳定系数小于1.5%,气流紊流度小于1%;同时在1.0~9.0 m/s风速下测定试验段入口截面风场均匀性,表明随着风速的增加,风场的风速分布更加均匀。该文为进一步研究植保风洞的结构设计和飘移试验参数优化提供依据。     

全射流喷头喷洒水滴动能分布规律

喷灌动能是评价喷头水力性能优劣的重要指标之一。该文在0.15、0.20、0.25、0.30和0.35 MPa工作压力下,采用激光雨滴谱仪测量技术(laser precipitation monitor,LPM)对全射流喷头的水滴直径、速度和水量分布等参数进行试验,研究了单个水滴动能、单位体积水滴动能、动能强度分布规律及动能强度均匀性系数与组合间距之间的关系。结果表明:全射流喷头的单个水滴动能分布与水滴直径之间的关系与该文所建立的模型拟合较好,呈幂函数关系;单位体积水滴动能沿径向呈一次函数关系增大,与压力的-0.556次方呈正比关系;动能强度沿径向逐渐增大,而在射程末端迅速减小至0,随压力增大而减小,且沿径向距离的增大而动能强度减小程度越大;在各工作压力下,全射流喷头的矩形最佳组合间距分别为1.2、1.0、1.1、1.0、1.1倍喷头射程;所对应的动能强度均匀性系数分别为56.6%、71.1%、76.2%、77.2%、72.9%。该结果对研究喷头外特性、优化喷头结构、喷灌系统优化配置提供了一定的理论价值。     

四旋翼无人机作业参数对荔枝冠层雾滴沉积分布的影响

探究四旋翼植保无人机（极飞P20）作业参数对荔枝冠层雾滴沉积分布的影响,可以为构建荔枝园无人机植保技术体系和推动无人机在荔枝生产上的应用提供依据。本文采用3因素(亩用液量、作业高度、作业速度),3水平的正交试验,应用小型四旋翼植保无人机对荔枝树进行喷雾试验,以雾滴测试卡收集每次作业处理后的树冠不同部位雾滴分布信息,使用图像处理软件DepositScan 分析雾滴测试卡的雾滴沉积情况,采用统计学方法计算雾滴沉积密度、单位面积沉积量和雾滴穿透性,获得不同处理条件下雾滴在树冠不同部位的分布规律。结果表明,在无风条件下,四旋翼无人机对荔枝树施药的最优作业参数为：亩用液量2.0 L、作业高度2.0 m、作业速度4.0 m/s。影响雾滴沉积密度和覆盖率的主要因素是亩用液量,其次是作业高度、作业速度;对雾滴沉积穿透性影响作用从大到小依次为作业高度>亩用液量>作业速度,当作业高度为2.0 m 时雾滴沉积穿透性最好。本文根据四旋翼植保无人机喷雾在荔枝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,其结果将有利于确保无人机施药雾滴在荔枝树冠层的高效沉积分布。     

基于风送辅助的螺旋风送装置结构设计与试验研究

针对目前喷雾作业中的雾滴雾化效果差、沉积率小、叶片背面药液附着率低等问题,设计了一套由风箱和螺旋风口套组成的风送装置。运用CFD技术对风送装置的流场进行了仿真,结果表明:该风箱结构具备较好的分布风压的能力,螺旋风口套结构能够极大地提高出口风速且改变风向。对装有螺旋风口套和未装有螺旋风口套的两种工况下的试验平台进行喷雾作业,并对雾滴覆盖率和雾滴粒径体积中值等参数进行测量,结果表明:螺旋风口套安装后,提高了树冠各层的雾滴覆盖率,叶片背面药液附着率提高了2.7%,叶片正反面的药液附着率差值缩小至9.6%;树冠的雾滴体积中值直径相比减小了21.6%,说明螺旋风口套的设计细化了雾滴直径,提高了雾滴覆盖率和药液利用率。     

植保无人机喷洒作业雾滴飘移的质点运动学分析

为了研究雾滴飘移对植保无人机喷洒作业质量的影响,基于多相流理论和质点运动学方法,对植保无人机喷洒的雾滴其受力和运动轨迹进行了理论分析与数学建模.在对近地面层和层流副层风速进行假设的基础上,即假设风速测量高度范围内的风速近似为线性函数分布,进行方程耦合迭代求解,分析了雾滴直径、飞行高度、飞行速度大小和航向、风速大小和风向、雾滴初始速度大小和方向对雾滴飘移的影响.进一步讨论了各因素之间耦合作用对雾滴飘移的影响,得到雾滴飘移浓度分布情况.结果表明:风速和风向对雾滴飘移距离影响较大;雾滴飘移距离和初始速度角度呈二次函数分布,在所给条件下经计算得出初始速度角在20°左右飘移距离最近;雾滴飘移主要集中分布在喷嘴周围,并且呈散射状分布.     

植保无人机施药数值建模关键技术与验证方法研究进展

随着植保无人机在精细农业上的应用日益增长,目前在植保无人机下洗风场演化及其作用下的雾滴沉积飘移过程的数值模拟方法取得了快速多样化发展,但对各方法的优势、缺陷、适用范围及验证手段仍缺乏系统的梳理。本文针对无粘模型、计算流体力学模型及格子玻尔兹曼模型分别开展论述。基于涡元法的无粘尾涡模型优势在于计算过程简单,但由于缺乏粘性和湍流模型,其雾滴沉积飘移模拟精度较低。计算流体力学模型又分为有限体积法与有限差分法。其中,有限体积法鲁棒性高,可适用于各种复杂环境的模拟,但格式精度有限,其模拟的翼尖涡耗散速度远快于实际情况;有限差分法能够实现对翼尖涡演化的高时空精度模拟,但其存在网格结构化要求高,算力要求过大等问题。格子玻尔兹曼方法在计算具有复杂边界条件和非平稳运动物体的三维流场问题中具备优势,但其在功能多样性和完备性上还存在不足。上述数值模型精度还需综合运用田间实验及室内实验,如高速粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）或相位多普勒测速（Phase Doppler Interferometry,PDI）方法进行验证和优化。最后,本文提出了未来植保无人机施药模拟及验证方法发展方向。     

Effect of different droplet size on the knockdown efficacy of directly sprayed insecticides

BACKGROUND: Although insecticidal aerosols have been widely accepted for household use, the discharged amount should be maintained at minimum levels because they contain volatile organic compounds. Hence, it would be valuable to develop a technique whereby insecticide droplets adhere efficiently to an insect's body. The present study was undertaken in order to clarify how differences in the mode of adhesion to the insect body influence the knockdown effect. RESULTS: When the discharged volume of droplets with different diameters was the same, the adhesion volume of larger droplets was twice that of smaller droplets, resulting in a higher insect knockdown. In contrast, when the adhesion volume of the two droplet types was the same, a greater number of smaller droplets than larger droplets adhered, and the smaller droplets caused higher insect knockdown. The knockdown effect of both droplet types was lowered when the mesothoracic spiracles of cockroaches were blocked; however, the effect of larger droplets was lowered to a lesser degree. CONCLUSION: The results suggest that, the probability of adhesion to the more susceptible regions of an insect's body, i.e., areas surrounding the mesothoracic spiracles, was improved when a greater number of smaller droplets were adhered, resulting in higher knockdown. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry