液体张力对风场中雾滴特性影响的试验研究

为研究液体表面张力对远射程风送式喷雾机外部流场中雾滴特性与分布的影响,使用ANSYS ICEM软件建立了远射程风送式喷雾机出风口及外部流场的三维模型,采用CFD数值模拟探究液体表面张力分别为60.3、54.5、44.6、38.4、31.8mN/m时流场中雾滴粒径、密度、速度和沉积分布情况。结果表明:喷雾压力为1.8MPa时,各采样面上雾滴体积中值粒径随着喷雾距离的增加而变小,降低液体表面张力可以细化流场中雾滴粒径。不同液体表面张力下,喷筒出风口轴心范围0～1m区间内雾滴密度在流场中是最大的;当液体表面张力从60.3mN/m下降至31.8mN/m时,雾滴密度0.07kg/m~3所占面积沿喷筒出口轴线方向逐渐增加。雾滴平均速度随喷雾距离的增加而减小,液体表面张力对距离喷筒出口1～6m区域内雾滴平均速度影响最大,表现在液体表面张力越大雾滴平均速度越小。相同采样点上,雾滴沉积量随液体表面张力降低而减少。将雾滴沉积量的数值试验结果与田间试验结果进行χ~2检验,证明了所采用的模型仿真结果可信。     

农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响

【目的】量化分析农药助剂对空中和地面防控林业有害生物的雾滴粒径影响,为农药助剂的生产应用、喷头的操作使用提供技术依据,为进一步研究新型农药助剂、设计新型喷头和喷雾设备提供理论支持。【方法】利用开路式风洞和激光粒度仪对农药助剂在空中和地面防治时不同风速、喷头类型、喷头孔径、喷施压力、喷雾介质等情况下的雾滴粒径、分布跨度进行研究,并根据美国S572. 1标准判断喷头雾谱等级,分析农药助剂配比、喷头结构参数、施药技术因素对雾滴粒径分布的影响。【结果】压力增大和喷头孔径减少,均会导致喷头的雾滴体积中径变小。相较于水作为喷雾介质,当以飘移抑制剂41A作为喷雾介质时,所有喷头的雾滴粒径变大,分布跨度增大,雾谱等级改变。当以表面活性剂LI700和润湿剂CHEMWET作为喷雾介质时,地面国产喷头的雾滴粒径稍变小,雾谱等级维持不变;对于空中CP系列扇形喷头,导流板设置的喷雾偏转角度增大,雾滴粒径减小,雾滴谱分布跨度变小,雾滴雾化均匀性更好。【结论】农药助剂与体积中径、分布跨度显著相关。进行空中施药时,为了降低雾滴飘移,需要添加合适的农药助剂(如飘移抑制剂41A)增大雾滴粒径,提高附着性;进行地面施药时,为了确保覆盖面积和冠层穿透性,需要添加合适的农药助剂(如表面活性剂LI700)降低雾滴粒径,增强沉积率。蜡质层较厚的树木叶片,其表面较难被药液润湿,对于此类靶标喷施农药时,应使用润湿剂CHEMWET,以增加药液在靶体表面的润湿性能和黏附性能。     

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。     

三类喷雾助剂在植保无人飞机精准果树作业模式下对丘陵柑橘雾滴沉积分布的影响

为明确航空喷雾在丘陵果园对柑橘的影响，在植保无人飞机精准果树作业模式下，研究了3类喷雾助剂 (植物油类助剂倍达通、非离子表面活性剂类助剂Y-20079和有机硅类助剂806) 对丘陵柑橘冠层及地面的沉积量分布规律。结果表明:在同一作业参数条件下，与空白对照 (CK) 相比，不同类型助剂、同一助剂不同体积分数对雾滴密度、覆盖率、沉积量的影响均不同。其中:添加倍达通体积分数1.0%的优于0.5%的，且差异显著，雾滴密度、覆盖率及沉积量最高分别可提高42.0%、92.3%及33.6%；添加Y-20079体积分数1.0%的优于0.5%的，且差异显著，雾滴密度、覆盖率及沉积量最高分别可提高101.0%、86.5%及36.0%；添加806体积分数0.5%的优于0.25%的，且差异显著，雾滴密度、覆盖率及沉积量最高分别可提高43.9%、76.0%及35.0%。添加助剂后供试药液对柑橘冠层上部和下部的穿透性可分别提高10.2%~41.5%和4.0%~42.0% (倍达通)、101.0%和7.3%~78.7% (Y-20079) 及10.2%~43.9%和41.3%(806)。与空白对照相比，添加助剂后农药在冠层投影区域的沉积量分别减少38.2%~48.5% (倍达通)、10.1%~46.3% (Y-20079) 和42.1%~56.2%(806)，在相邻植株间的空白区域农药沉积量分别增加3.7%~39.3% (倍达通)、7.0%~50.9% (Y-20079)和22.3%~41.4% (806)。研究结果表明，在对山地丘陵柑橘园进行精准航空施药时，在药液中添加体积分数为1.0%的倍达通、1.0%的Y-20079或0.5%的806，均可有效提高丘陵柑橘冠层的施药效果。     

不同施药机具在玉米田间的雾滴沉积分布试验

针对我国玉米等高秆作物生长中后期的机械化植保难题,进行了3WX-1000G喷杆喷雾机、3WX-2 0 0 0 G喷杆喷雾机、STORM1 5 0 0风送远程喷雾机等3种大型自走式施药机具的玉米田间喷雾试验,比较分析了不同施药技术与机具对雾滴沉积分布规律的影响,为筛选技术水平先进,并与玉米病虫害防治要求相适应的施药技术与植保机具的技术提升提供依据。试验结果表明:风幕辅助气流能有效提高雾滴在玉米冠层内的沉积量和覆盖率,在冠层中部和下部的平均沉积量比无风幕时提高了36.4%和17%;冠层各部分的覆盖率均比无风幕时有所提高,冠层下部增长率最高,达到28%;风幕辅助气流还能有效改善雾滴在玉米植株上的分布均匀性;风送式远程喷雾机的风力辅助作用有助于将雾滴向远程输送,大大提高了喷幅及作业效率,但大量雾滴集中于喷幅的前段区间,使其在整个喷幅范围内的雾量分布均匀性远差于喷杆喷雾机,最大变异系数超过1。     

基于CFD的多风道风送喷雾流场数值分析与试验研究

为研究果园喷雾机的气流和雾滴沉积分布情况，通过数值分析与试验相结合的方法，研究了一种适用于果园植保的多风道风送喷雾系统气流场和气液两相流场分布规律。研究结果显示，该多风道风送喷雾系统的外部气流场分布较为均匀，喷射出风口出口处的气流速度试验值与仿真值相对误差＜13.7%，随着测量距离增大，气流速度逐渐衰减，其绝对误差基本在0~2 m/s。雾滴场在-0.6~0.6 m喷雾区域内雾滴沉积量（百分比）的仿真值和试验值相对误差＜14%，数值分析结果较为准确地反映风送喷雾系统的气流分布和雾滴沉积特征。      

宽喷幅风送式喷雾机在果树冠层中喷雾有效性及雾滴穿透性试验研究

风送式喷雾可以有效地抵御自然风的干扰,减少雾滴的漂移,其喷雾有效性及雾滴的穿透性直接影响着喷雾机的喷雾性能.以宽喷幅风送式喷雾机为试验平台,用0.1％的罗丹明B为示踪剂,对靶标树进行了喷雾试验,研究宽喷幅风送式喷雾机雾滴沉积的有效性与穿透性.结果表明:喷雾雾滴在树冠前冠面及内膛均有较高的效率,在靶标树的前冠面、中膛、后冠面和距离树冠后方10 cm的外截面等4个截面上都有雾滴沉积,喷雾有效率分别为100％、86.2％、48.3％和62.1％;树冠前冠面、中膛、后冠面雾滴沉积量分别为0.028、0.007、0.003 mL,树冠前后地面上有明显的雾滴沉积,地面采样点上的沉积量分别为0.044、0.031 mL;喷雾过程中气流在靶标树两边存在绕流是引起树冠后方雾滴沉积的原因,关闭处于喷口下方的喷头可以减少雾滴在地面上的沉积.     

高构架玉米喷雾机门式喷雾系统

为对玉米植株中下部病虫害进行有效防治,设计了将吊杆喷雾装置与横喷杆相结合的门式喷雾系统。通过理论与试验方法确定了主要结构及性能参数:顶喷头与吊杆喷头分别选用80°和110°扁扇喷头,"Y"形支管与吊杆夹角为20°,吊杆长度为1 200 mm,在竖直方向上对作物植株的喷幅为1 150 mm。试验台试验表明:与常规横喷杆喷雾结构相比,在相同喷雾量下该系统对玉米上层与中层叶片正面单位面积雾滴沉积量提高了12.5%以上;吊杆喷雾装置的设计显著提高了玉米植株中层叶片背面与下层叶片正面及背面的雾滴沉积;吊杆喷雾装置与横喷杆的结合,提高了雾滴在植株不同高度水平层面的沉积均匀性。     

风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析

航空喷雾作业受侧风的影响容易产生雾滴的随风飘失,影响喷雾效果。对影响雾滴飘移行为的相关因素进行了分析,运用在三维坐标系中建立的雾滴运动方程,获得了雾滴在侧风作用下的飘移预测模型,通过计算可以预测雾滴在侧风作用下的飘移距离。利用风洞通过雾滴浓度测试方法进行了不同气流条件和喷雾条件下的雾滴飘移规律的试验研究,并通过线性回归模拟法计算获得雾滴在风洞试验条件下的实际飘移距离。试验结果显示,随着气流速度增大,雾滴飘移距离明显增加,小于200μm的雾滴在侧风作用下更容易发生飘移;对于雾滴粒径在250μm以上大雾滴虽然也会沿风洞下风方向发生飘移,但其垂直方向的动能也比较大,因而飘移距离比较短。通过分析比较了试验计算的雾滴飘移距离与运动模型得到的雾滴飘移距离预测值,雾滴飘移随雾滴粒径和气流大小的变化规律的结果比较吻合,雾滴运动模型作为雾滴飘移行为的显性表达式是可行的。     

中国农业航空施药技术研究进展与展望

农业航空施药是实现国家生态安全和粮食安全的有效保障。对中国农业航空施药技术的研究现状进行了梳理和总结,分别从农用航空机型、航空施药关键技术、航空施药配套装备与技术等方面进行了阐述;通过与发达国家航空施药现状的比较分析,展望了中国农业航空施药的发展前景,以期为国内科研机构、企业的科学研究与发展提供参考。