飞行速度对无人机喷雾流场影响规律数值分析

为了解单旋翼无人机飞行速度对于其喷雾流场和雾滴沉积分布的影响,采用ANSYS FLUENT开展了单旋翼无人机喷雾作业气液两相流场的数值分析研究,重点分析了单旋翼无人机的飞行速度对于其喷雾流场的影响规律。数值分析的结果表明:单旋翼无人机下方的旋翼风场沿主旋翼的旋转方向具有一定的旋转分量,气流流速随离地高度的增大而增大;随着单旋翼无人机飞行速度由3m/s增加至5m/s,雾滴轨迹与水平线的夹角由25°减小到17°,沉积采样带上的变异系数CV均值由0.95减小到0.3;随着飞行速度的增大,雾滴沉积均匀性随之提高,单旋翼无人机的飞行速度对于其雾滴沉积均匀性具有显著影响。本文采用了更为贴近于实际的CFD模拟方法,可以比较准确地模拟出实际的雾滴沉积情况,为单旋翼无人机实际作业提供具有参考价值的指导。     

静电喷雾在农药植保领域的应用与现状分析

首先从静电喷雾的静电产生、雾滴雾化以及雾滴吸附等基础理论出发,论述了雾滴雾化性能评价指标和方法,并概括性对比分析了3种不同静电充电方式及各自的优缺点,得出在相同情况下感应式充电效果更佳的一般性结论;其次,通过对国内外大型喷雾器械的应用与现状的论述,为我国静电喷雾机械设备的研究和发展明确了方向;最后论述了静电电压、喷雾液压、喷雾速度和环境风速这4个关键因素对静电喷雾雾滴沉积分布的影响,并提出静电喷雾技术在烟草农药施药上的应用研究展望与建议。     

多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布探讨

多旋翼植保无人机是新兴植保机械,能够实现微量喷洒,具有雾滴传统力强、作业效率高、运行成本低、控制灵活等优势,不需要跑道,能够在全地形条件下作业,不仅能够提高农药的利用率,而且有利于避免农药中毒等恶性事件发生。通过探讨多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布特点,为合理使用多旋翼植保无人机,提高雾滴覆盖率提供参考。     

植保无人机旋翼风场模型与雾滴运动机理研究进展

近几年，植保无人机施药技术在中国获得广泛应用，并逐渐发展为国内主要植保技术之一。但由于对植保无人机施药技术基础理论研究不够深入，相关机理尚不明晰，且植保无人机作业平台的稳定性依然有待提高，导致国内植保无人机施药效果不够理想。深入研究植保无人机施药技术的基础理论，理论结合试验结果共同指导植保无人机田间施药是提高其施药效果的经典方法。该研究综述了植保无人机旋翼风场分布特性、雾滴与无人机旋翼风场交互机理、雾滴沉降与飘移机理、雾滴与叶片表面的交互机理及雾滴分散和蒸发特性等植保无人机施药技术基础理论及其模型构建情况的国内外研究现状，并结合其基础理论与模型构建的国内外研究现状，给出植保无人机施药技术的未来发展建议，以期为植保无人机施药技术的发展提供参考。     

植保无人机低空低量施药雾滴沉积飘移分布立体测试方法

随着植保无人机在中国的广泛使用,植保无人机的沉积分布均匀性与雾滴飘移流失也引起各方面的重视。目前,针对植保无人机施药雾滴沉积飘移的测试方法较少,且着重于从沉积或飘移中某一方面分析植保无人机雾滴沉积飘移规律,未对作业中全方位的雾滴的沉积飘失规律进行系统测试。该文基于国际标准ISO22866和ISO24253建了1套针对低空低量植保无人机的立体测试方法,分别在地面布置沉积和飘移收集器,在空中架设立体沉积和空中飘移收集器,结合航拍影像所获取的植保无人机准确作业参数,对4个型号植保无人机分别搭载德国Lechler公司的IDK120-015和TR80-0067喷头进行了测试,系统分析了无人机周边的总沉积以验证方法准确性,计算了总地面沉降以表征可利用部分和空中耗散以评估环境风险。结果表明,各植保无人机地面沉积率在53.6%~76.6%,地面飘移率最高17.4%,空中飘移率可高达14.7%;该测试系统可收集62.4%~101.7%无人机喷洒出的雾滴。测试的4种植保无人机在搭载IDK喷头后均明显降低了雾滴飘移,但也同时降低地面沉积率;各植保无人机在搭载2种喷头时沉积规律不同,不同植保无人机设计需要选择不同喷头。该测试方法能够有效的收集并分析植保无人机在作业区域的雾滴立体分布状态,可为植保无人机综合评估提供新的参考依据。     

植保无人机昼夜作业的雾滴沉积特性及棉蚜防效对比

针对无人机在棉蚜防治过程中夜间作业雾滴沉积特性和防效未知、目标喷洒区域雾滴沉积规律不明确等问题,该研究采用P20植保无人机进行棉蚜防治试验,对比了无人机白天和夜间作业时棉花植株不同部位的雾滴沉积规律及棉蚜防效,以常规喷杆喷雾机和喷枪为对照。结果表明,无人机白天和夜间作业的雾滴沉积数量及覆盖率差异显著,相同作业参数下,夜间作业的雾滴沉积数量平均比白天多42.82%,覆盖率平均比白天增加51.04%;夜间作业的雾滴穿透性较好,棉花植株的中下层及叶片背面雾滴沉积数量均多于白天。夜间作业时,棉花植株中、下层的雾滴沉积数量平均占垂直方向上雾滴总数量的比例分别为34.79%和22.07%,白天平均占33.27%和21.89%,喷枪为29.50%和19.98%,喷杆喷雾机为43.30%和15.84%;无人机夜间作业的叶片背面雾滴沉积数量平均占正反面总雾滴沉积数量的19.80%,白天作业占14.18%,夜间比白天多39.63%,各层叶片背面的雾滴沉积数量表现为上层下层中层;总体上,无人机作业的叶片背面雾滴沉积数量比例不超过25%,喷枪及喷杆喷雾机作业的叶片背面雾滴数量少,分别占7.09%和0.20%;在棉花花铃期和蕾期作业时,为提高雾滴沉积数量和雾滴穿透性,建议将无人机作业参数设置为飞行高度1.5～2 m,飞行速度3～4 m/s,选用较大的喷洒量,因为只有无人机下压风场不削弱、雾滴不大量损失的前提下,旋翼风场才能有效促进雾滴穿透性。就雾滴沉积数量和棉蚜防效关系而言,药后第1天棉蚜减退率与叶片背面雾滴沉积数量呈正相关关系,因受天敌影响药后第10天二者关联性不高。试验表明,无人机夜间作业更有利于棉蚜防治,其防效显著优于白天作业和其他2种常规设备,且农药剂量减少20%对棉蚜防效无显著影响。该研究结果可为植保无人机作业参数的合理设置提供参考,为棉蚜有效防控提供科学依据。     

喷雾机风幕系统雾滴飘移分析及结构优化

目前，高地隙喷雾机被广泛应用在大田作业中，在喷杆上方加装风幕系统可有效降低农药雾滴的飘失率，从而提高农药的利用率。为此，基于CFD软件，采用离散相模型对雾滴在不同水平风速(0、1、2、3m/s),不同喷头上游压力(0.3、0.7、1MPa)、不同喷施高度(0.5、1、1.5、2m)下的雾滴飘失进行了数值模拟研究。仿真结果表明：雾滴沉积分布在无任何因素干扰下呈圆环分布，当高度为0.5m时，即使水平风速为2m/s,雾滴飘失效果也较不明显，随着水平风速和喷施高度的增加，雾滴飘失逐渐增加；当喷头高度为2m、自然风速为3m/s时，一部分雾滴已飘离计算区域，增大喷头压力则能有效降低雾滴飘移，原因是喷头压力能够给雾滴较大的初速度，协迫雾滴向下运动，以补偿水平风速带来的飘失。通过加装导流板优化风幕结构，采用ANSA软件对风幕结构进行前处理、Fluent计算及后处理，结果表明：出口气流流速横向分布较为均匀，加装导流板的方案可行。实际作业中，应当根据实际情况合理选择喷施高度、压力，并应考虑风幕辅助气流细化雾滴和雾滴触叶反弹，可能对不同农作物防治效果造成的影响。     

脉冲式烟雾水雾机热力雾化水剂农药效果分析

针对脉冲式烟雾水雾机在喷施水雾剂农药时常出现滴液、流液或较大雾滴群等雾化不良现象，通过改装6HYW-60S型脉冲式烟雾水雾机，将药液流量设置成可调的测试装置，设定5个油门开度及4个药液流量，测试了脉冲发动机喷药前后的气流速度、温度及各喷药工况下的雾滴粒径分布。结果表明，在最小的油门启动开度到最大的油门工作开度可调范围内，对应的脉冲发动机燃油消耗率变化范围较小（相对变化13.0%），喷管内对应的气流温度与速度也发生同等程度的变化。喷药时，喷管口处的气流温度与速度发生明显变化，由不喷药时约700℃的高温气流下降为75℃左右的雾滴流，相应的气流速度下降了16%左右；油门开度及药液流量对雾滴流温度的影响非常小，但对雾滴流速度的影响非常明显，油门开度增大，雾滴流速度明显增加，药液流量增大，雾滴流速度明显下降。在各油门开度下，对最小药液流量20L/h的雾化效果均不佳，尤其距喷雾出口较近处存在大量的300μm以上的较大雾滴，这些大雾滴极易跌落至地面，无法有效喷施到目标物上；药液流量增大至40L/h及以上时，各油门开度下的雾滴体积中径均较小，同一工况下各位置点的平均值不超过60μm。热力雾化的雾滴粒径分布曲线不是单一峰值的正态分布形态，常会出现不同中心雾滴粒径的雾滴群，且这些雾滴群的中心雾滴粒径基本保持一致。从喷雾出口喷出的雾滴流中，喷管中心轴线上的雾滴细小均匀、雾化充分，中心轴线上方的雾滴一般比中心点处稍大，中心轴线下方雾滴明显增大，且距中心轴线越远的下方，雾滴增大越明显，即雾滴流中较大雾滴群的量逐渐增加。以药液流量60L/h及油门开度90°为最佳雾化工况，在整个喷施区域内均形成了良好的雾化效果。     

B-7451型直升机喷雾参数对枣树冠层雾滴沉积分布的影响

【目的】为了阐明B-7451型直升机航空喷雾在枣树白熟期雾滴沉积分布规律及应用前景,研究了不同飞行参数下B-7451型直升机的有效喷幅,以及不同的喷雾参数下雾滴在枣树层间的沉积分布规律。【方法】该试验通过改变飞机的作业高度以海力佳(有机水溶肥料)进行喷雾试验,采用雾滴密度判定法评定B-7451型直升机的有效喷幅宽度,使用雾滴采集卡测定在枣树不同层间的雾滴沉积量,由此获得枣树冠层不同区域雾滴沉积分布的规律。【结果】当飞行高度为6、8、10 m时有效喷幅宽度分别为35、40、50 m。不同作业高度下,雾滴在枣树冠层的总沉积量为6 m8 m10 m,且飞行高度为6 m时枣树冠层各个部位叶片上的雾滴密度变异系数最小,雾滴分布均匀性最好。【结论】综合考虑雾滴沉积特性和喷洒效果,喷雾参数应选择飞行高度6 m,有效喷洒幅宽度35 m。     

大载荷无人直升机静电喷雾沉积特性试验研究

为探索在大载荷植保无人直升机下洗气流作用下各因素对静电喷雾沉积特性的影响规律,将正交试验与Box-Behnken响应面试验相结合,在定性分析的基础上,建立起沉积特性参数与荷电电压、飞行参数等影响因素之间的数学预测模型,定量地分析了各因素对沉积特性的影响.结果表明:大载荷无人直升机静电喷雾沉积特性受施药过程中荷电电压和飞行参数的影响显著.雾滴单位面积沉积量与荷电电压成正相关,与飞行速度、飞行高度成负相关.相同飞行参数下(飞行速度5m/s、飞行高度4m),荷电电压8kV的静电喷雾单位面积沉积量为0.3180μL/cm²,比非静电喷雾单位面积沉积量提高了1.17倍.与此同时,沉积量变异系数与飞行速度成正相关,与荷电电压、飞行高度成负相关,即增加荷电电压、降低飞行速度或者提高飞行高度能有效改善雾滴的沉积均匀性.