喷雾机喷杆结构形状及截面尺寸优化与试验

针对喷雾机喷杆结构动力学特性原始设计缺陷,该文提出了一种基于遗传算法的多变量优化方法。以平面十八杆桁架单元为基础结构,在Abaqus平台中建立了单侧喷杆参数化有限元模型。基于Isight多学科多目标优化平台提取模型设计变量组及优化目标,采用多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)对喷杆桁架结构形状及杆件截面尺寸进行优化,得到了一阶固有频率为10.87 Hz,质量为35.82 kg,幅宽为5 m的单侧喷杆结构模型。根据优化后模型的结构参数制造喷杆样品,通过对其进行模态试验验证了数值模型的准确性。针对优化前、后喷杆模型进行了以位移功率谱密度(power spectrum density,PSD)函数为激励的随机振动仿真,结果表明,优化后喷杆模型的质量下降并没有明显增加其在竖直方向上振动位移响应量。该文研究结果可为进一步研究喷雾机喷杆结构的动力学性能优化提供依据。     

风送喷雾气流衰减与扩展规律分析与试验

针对果园风送喷雾对气流的特定需求,为了明确喷雾机出口处到果树冠层间的气流分布规律,在环向出风式喷雾机基础上,采用量纲法理论分析喷雾气流的轴向速度衰减规律、射流扩展规律,并在Ansys 15.0 Fluent平台上选用Realizableκ-ε模型仿真了初速度为10、15、20m/s下的衰减与扩展规律。同时,结合试验数据建立了喷雾气流衰减模型uc=0.5 7 8 u0x^-0.5,模型显著性检验F值小于临界值;气流边界扩展模型b=0.154 x,模型的决定系数为0.972 4。该研究可为果园风送喷雾机设计及气流场分析提供参考。     

果园变量喷雾技术研究现状与前景分析

果园变量喷雾是提高农药有效利用率、提升果品品质的重要手段之一,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确果园变量喷雾技术与装备已处的研究阶段、所面临的挑战和未来发展的方向,该文从果园变量喷雾技术中冠层结构探测与重构、施药智能决策和变量喷雾执行系统3个主要环节,重点概述了冠层结构探测的主要技术手段及其优缺点,认为机器视觉技术、超声波传感技术、LIDAR(light detection and ranging)探测技术及其相互之间的组合传感技术是未来最主要发展的冠层结构探测技术;综述了当前所采用的基于果园面积GA(ground area)模型、基于冠层高度的LWH(leaf wall height)模型、基于树体面积的LWA(leaf wall area)模型和基于冠层体积的TRV(tree row volum)模型,在此基础上阐述了这4种模型之间的内在联系;在分析了对靶开关决策、离散型决策和连续型决策模型的现状和特点的基础上,提出基于模糊算法的施药量智能连续决策是未来重要的发展方向;从果园变量喷雾机所采用的传感技术、决策模型和所取得的技术指标方面论述了当前世界最典型的装备现状,进一步分析了施药量调控系统、风量调控系统和喷雾位置调控系统的研究现状,提出了风量快速调控系统和喷雾位置快速响应系统的发展方向,以期为果园变量喷雾技术与装备研究提供参考。     

自走式果园风送喷雾机的研制

针对我国果园施药生产现状,研制一种自走式果园风送喷雾机。该机包括底盘、传动系统、液压系统和作业组件;传动系统采用分路传动,并实现各传动装置独立工作;作业组件包括雾化装置、风送装置及控制系统等;同时完成果园喷雾机底盘的抗侧翻设计。试验考核和示范应用结果表明:该机性能稳定、作业顺畅,在喷雾压力1.0MPa、风机转速1 450r/min、行驶速度1.13m/s作业条件下,树冠内部枝叶正、反面平均有61.22%、20.9%的药液附着率,树冠外部枝叶正、反面平均有77.22%、37.17%的药液附着率。     

圆盘风扇辅助喷雾对雾滴沉积分布影响试验研究

采用立体布样的方法,用5mg/L的"丽春红―2R"稀释水溶液代替农药在室内进行了圆盘风扇辅助喷雾雾滴沉积分布试验,研究了用于仿形喷雾的圆盘风扇的雾滴沉积分布影响规律.试验结果表明,无风助喷雾时,雾滴沉积在短距离内急剧下降,射程短.纸卡反面,雾滴沉积明显少于有风助喷雾的雾滴沉积.有风助喷雾时,沿射程方向雾滴沉积有急剧下降和缓慢下降两个阶段.不同采样高度上,出口风速对雾滴沉积分布影响不同.纸卡正面,采样高度1.8m时,出口风速对雾滴沉积影响不大,采样高度1.5m和1.2m时,雾滴覆盖率与风机转速成正比.纸卡反面,不同的采样高度上雾滴沉积覆盖率与出口风速线性关系均显著.     

嘴―管距对射流式喷雾混药装置性能影响的三维数值模拟

本文采用标准的k-ε两方程湍流模型,利用FLUENT软件模拟射流式喷雾混药装置的内部流场,分析嘴-管距对射流式喷雾混要装置性能的影响.模拟了在选定面积比m下,不同嘴-管距S对射流式喷雾混药装置的性能参数的影响,并比较了它们的q-h曲线和q-η曲线.对比结果显示,嘴-管距S为3.6mm时,效率最佳.验证了参考文献[1]中嘴-管距的最佳范围为S=(0.81～1.1)d2.     

农药静电喷雾技术研究进展及应用现状分析

农药静电喷雾技术可以提高农药在叶背面的沉积效率,减少农药飘移对环境的污染,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确农药静电喷雾技术研究进展及产业现状和存在的瓶颈问题,该文从农药静电喷雾技术基础理论、机理研究分析、室内/室外静电喷雾效果评价和静电喷雾装备产业现状进行系统分析。重点概述了雾滴荷电、荷电雾滴动力学、荷质比及其持留时间,总结荷电雾滴的主要受力、感应式充电的最佳荷电参数及荷质比的合理比较方法。介绍了静电喷雾中荷质比、电位、雾滴粒径、雾滴速度等测试方法,并提出加强(phase doppler particle analyzer,PDPA)测试技术和CFD仿真在静电喷雾技术研究中的应用建议。从荷电参数、环境参数、工作参数和靶标参数4个方面综述了荷电雾滴沉积的影响机理,认为静电喷雾沉积效率受荷电参数、环境参数、靶标参数和工作参数的影响,但其之间的影响机理仍不明晰,仍需进一步关注。大量静电喷雾室内/室外效果评价试验表明了荷电雾滴在静电力、气流曳力、重力的驱动下,有助于雾滴在叶片的沉积,但静电喷雾对雾滴飘移、穿透性能的影响还规律需进一步研究,而且静电喷雾装备的产业化水平还有待加强。最后从荷电效果、机理研究、作业规范3方面提出了研究建议,以期为农药静电喷雾技术及装备研究提供参考。     

射流式喷雾混药装置关键技术分析

目前，射流技术已经在航空、石油、核电站等领域得到应用。本文将射流技术引入喷雾混药装置，提出射流式混药装置。介绍国内外主要采用的混药装置．结合研究情况，总结出目前射流式混药装置存在的问题，提出研究重点。     

手持式风送授粉机工作参数优化与试验

针对果树授粉作业普遍存在授粉量大、授粉作业不均匀等现象,采用Box-Benhnken的中心组合试验设计理论对风送式授粉作业工作参数作优化研究。以手持式风送授粉机为研究对象,以喷管直径、收缩管直径、电机电压等工作参数为影响因素,以花粉授粉量、喷管出口固相质量浓度、花粉覆盖率为目标函数,建立两者之间的多元数学回归模型,探索各因素之间的影响规律及最佳水平组合。利用Design-Expert 8.0.6软件的回归分析法和响应面分析法对模型进行优化分析,得到风送式授粉机最优工作参数。性能试验结果表明:喷粉量、固相质量浓度影响因素显著顺序依次为喷管直径、电机电压、收缩管直径;覆盖率影响因素显著顺序依次为电机电压、收缩管直径、喷管直径;最优参数组合为喷管直径为5 mm、收缩管直径为7.5 mm、电机电压为8.0 V,对应的花粉喷粉量、固相质量浓度、覆盖率分别为1.70 g/min、17.28 g/m3、77.71%,且各性能指标与理论优化值相对误差均小于6%。田间试验结果表明:猕猴桃花朵柱头的覆盖率为67.11%,与性能试验结果相比相对误差小于16%。研究结果可为进一步完善风送授粉机的结构设计和作业参数优化提供参考。     

圆盘雾化器风力性能数值模拟与试验

采用试验与计算机模拟相结合方法,研究了圆盘雾化器最佳工作转速,不同转速下圆盘雾化器的气流速度场,并进行试验验证。结果显示,圆盘雾化器在选定的叶轮下,最佳工作转速为1 400 r/min;圆盘雾化器气流速度场基本呈轴对称形状,气流速度以一定的扩散角在中心平面内扩散,而且气流速度沿中心线逐步衰减;模拟值与试验值相关性较好。