单颗粒液滴飞溅对颗粒起动的影响

通过室内模拟降雨试验,探究单颗粒液滴飞溅对泥沙颗粒起动的影响。试验共设计4种地表坡度（0,15°,25°,35°）及4种粒径的均匀沙（0.098~0.104,0.104~0.5,0.5~0.78,1~1.4 mm）,选取当量直径为4.5 mm的液滴进行模拟试验,同时利用高吸水树脂材料泡发后的水球作为对照组。结果表明,颗粒直径和坡度的变化对颗粒起动的影响较为显著,飞溅子液滴对液滴溅蚀具有重要意义。随着颗粒直径的增大,颗粒的起动逐渐由液滴冲击和子液滴飞溅裹挟共同作用转变为液滴冲击动能传递为主,飞溅携带为辅。当颗粒直径相同时,坡度的增大导致飞溅沙粒不再均衡,斜坡下方的颗粒飞溅量和位移随坡度的增大而增大。坡度越大,下方颗粒溅蚀深度与上方的差距也越大,导致上方颗粒失去支撑,整体失稳垮塌,发生微小滑坡。同种粒径时,树脂水球溅蚀坑的宽深比明显小于相同直径的液滴溅蚀坑,液滴溅蚀量远大于树脂水球直接撞击作用下起动的颗粒量,子液滴的拖曳对颗粒起动具有重要意义。     

电场作用下油水乳化液中水滴的聚合动力学分析

为了揭示电破乳中的液滴电聚结特性,考虑液滴变形,采用液滴静电偶极模型对电场作用下油中两相临水滴的聚结过程进行了模拟及试验研究。模拟及试验结果表明,模型对水滴间距随时间的演化预测与试验结果较为相符,平均相对误差为25.95%。液滴聚结的效果主要受两液滴因静电吸引而产生的相对运动速度及液滴的变形程度所支配。当电场强度增大时,液滴相对运动加快,液滴变形加剧,液滴聚结效率提高。结果还表明,连续相黏度及水滴尺寸对液滴聚结有显著影响。连续相黏度增大,液滴运动阻力变大,两液滴相向运动减慢,液滴聚结效果变差;离散水滴直径增大,静电吸引力增强,液滴运动加快,此外,大液滴更容易产生变形,故具有大尺寸离散液滴的乳化液电聚结效果更好。研究结果为电破乳器设计及操作参数优化提供参考。     

农药液滴在玉米叶片表面铺展面积的影响因素

农药液滴在植物叶面上最大铺展面积,决定了农药有效成分作用范围、蒸发时间和叶面吸收效果。为了探究液滴粒径、农药润湿性能和叶面倾角对液滴在玉米叶面上铺展面积的影响机理,通过试验方式产生548、675、756、877、973 μm粒径的液滴,利用质量分数为0、0.005%、0.01%、0.1%的OP-10表面活性剂代表润湿性能不同的农药,设定叶面倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°,进行全因子试验。结果表明：液滴粒径、表面活性剂浓度、叶面倾角均对铺展面积影响显著（P<0.001）,三者增大均能提高液滴在玉米叶面上的最大铺展面积。在不同角度下,增大液滴粒径和溶液的润湿性能都能增加液滴在玉米叶面上的铺展面积。药液润湿性能差时,铺展面积随叶面倾角的变化不够明显,润湿性能较好时,铺展面积呈现出随叶面倾角先上升后下降的趋势,粒径为548 μm液滴铺展面积的最大值出现在叶面倾角45°左右。通过表面活性剂的单位浓度铺展面积评估了不同浓度的OP-10液滴的铺展能力,发现0.005%铺展能力大于其他浓度,说明在溶液中加入少量OP-10就可以显著改变溶液润湿性能。研究结果有助于理解叶面铺展润湿机理,并为通过调控农药润湿性能和药液粒径来实现农药减量增效提供了理论支撑。     

考虑射流破碎和液滴形状的喷灌水运动轨迹改进模型构建及验证

喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础。为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异。结果表明：喷嘴直径20 mm和工作压力0.35 MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3%和75.1%（落地速度）、51.8%和27.1%（落地位置）和61.4%和76.1%（落地角度）;以4个验证工况中落地速度为例,改进模型、Fukui模型和Li模型的均方根误差RMSE平均值分别为0.53、0.93和2.21 m/s;归一化均方根误差NRMSE平均值分别为0.10、0.17和0.40。研究可为应用弹道轨迹模拟喷洒液滴分布特征提供新思路。     

蒸发式过冷水制冰液滴蒸发结晶的模拟

蒸发式过冷水制冰系统中液滴传热传质特性研究具有重要意义。为了分析蒸发式过冷水制冰系统中液滴的热质传输特性,该文将单个液滴冷却结晶过程分为全液相区、固-液两相区和全固相区3个不同区域,建立液滴在大空间内蒸发降温结晶过程的数学模型,通过数值求解方法研究其在大空间蒸发室内降温结晶过程的温度变化特性,进一步分析液滴和空气的入口参数与液滴整个蒸发结晶特性的关系,为蒸发式过冷水制冰系统的结构优化设计和运行管理提供参考依据。     

农药雾滴沉积特性研究进展与展望

农药雾滴在喷施过程中因无法有效润湿靶标而出现反弹、飞溅、聚并滚落等现象,致使周边环境受侵害,严重威胁生态稳定及安全。由于雾滴沉积过程较为复杂,且相关机理尚不成熟,因此雾滴沉积特性研究是实现药液有效沉积,推动病虫害防治技术快速发展的关键。该文从单液滴微观动力学和雾滴群沉积飘移特性两个方面对目前研究进行总结,主要阐述了单液滴撞壁行为研究方法、影响单液滴界面行为的主要因素及单液滴撞壁理论建模研究;雾滴群分布特性研究方法、沉积量收集及检测方法以及雾滴群建模研究;并探讨了以上两种主流研究思路对最终沉积量评估的贡献及目前存在的瓶颈问题,且基于此提出了未来发展建议,以期为农药沉积特性研究及病虫害防治技术提供参考。     

烷基聚葡糖苷液滴在黄瓜叶面的润湿状态及动态铺展行为

为了探究烷基聚葡糖苷(alkyl polyglycosid,APG)在黄瓜叶面的动态润湿行为及其动态接触角变化规律,采用表面张力与接触角测量仪测量了一次去离子水和9种质量百分数APG水溶液(14.35%~85.78%)的表面张力、液滴叶面接触角与动态接触角、前进角与后退角、铺展直径等动态润湿参数。依据Tanner法则对接触角滞后现象、铺展驱动力成因进行分析和推测,并应用幂次法则拟合了铺展直径与幂值和时间的关系曲线。结果表明,9种APG水溶液的表面张力介于27.96~29.73 m N/m小幅范围内,而接触角却在11.35°~34.20°较大范围内变化;接触角滞后性(Δθ=46.89°)较大,反映出一次去离子水在活体植物黄瓜叶面的接触角变化符合粗糙表面上接触角滞后现象的基本规律;各质量百分数APG溶液的动态接触角在前1 s内急速下降,在之后1~10 s平稳减小并渐趋于稳定;APG在黄瓜叶面的铺展直径与时间的关系均较好地符合幂次法则,据此推测动态表面张力是黄瓜叶面(界面)占据绝对优势的铺展驱动力。     

气液两相流流型影响喷嘴喷雾形态及液滴粒径分布

为了获得气泡雾化喷嘴内不同气液两相流流型对喷雾形态及液滴粒径分布的影响规律,该文建立了气泡雾化喷雾可视化试验系统,采用试验方法获得喷嘴内气液两相流流型及宏观喷雾形态;该文建立了喷嘴内和喷雾场中气液流动模型。研究结果表明,泡状流时喷孔出口含气率呈周期振荡衰减且含气率较低,搅拌流时喷孔出口截面含气率脉动幅度及其变化较小且含气率较高（较泡状流高1倍）;搅拌流时喷雾形态脉动不明显,喷雾半锥角分布比较集中,而泡状流时正好相反,搅拌流时喷雾半锥角在8°～14°范围内的占比超过70%,而泡状流不到40%。搅拌流时喷孔出口附近液滴粒径分布更加集中且随轴向距离增加分布范围变化更大,液滴平均粒径比泡状流小4%左右;在喷孔出口附近,搅拌流时液滴粒径标准差明显小于泡状流时液滴粒径标准差,较泡状流小30%以上;不同气液两相流流型时液滴粒径分布的差异随轴向距离的增加而减小。研究结果可为气泡雾化喷射技术的发展以及不同领域喷嘴内流型的合理选择提供一定的理论和试验依据。     

静电喷雾植保机具环状电极充电电场的模型与计算

静电喷雾植保机具使用多种形式的充电电极,不同形式的电极产生不同的充电电场,直接影响通过电场的雾滴或粒子的荷电量及相应的荷电两相流动,从而直接影响静电植保喷雾机的性能。该文建立了环状电极充电电场的数学模型,及其勒让德函数解。     

排气管壁面温度对尿素水溶液雾化效果的影响

为解决发动机排气管在排气温度较低时出现的尿素结晶问题,该研究从改进尿素水溶液（Urea Water Solution,UWS）雾化效果角度进行分析,搭建UWS喷射雾化试验台架,利用智能温控仪提供恒温壁面,利用高速摄像机记录UWS碰撞不同温度壁面的过程,采用激光粒度仪探究UWS以30°入射角分别碰撞常温（20 ℃）、100、150和200 ℃温度壁面后,近壁面处液滴粒径随时间的变化趋势。结果表明：不同壁面温度条件下,液滴的索特平均直径（Sauter Mean Diameter,SMD）大小呈'M'形分布,测试空间内的SMD整体变化趋势一致,随着壁面温度的升高,SMD逐渐减小。UWS与不同温度壁面碰撞的初期,常温（20 ℃）壁面的主射区液滴粒径在120～180 μm,反射区液滴粒径在100～120 μm;壁面温度为100 ℃时,主射区液滴粒径在120～140 μm,反射区液滴粒径在90～110 μm;壁面温度为150 ℃时,主射区液滴粒径在100～120 μm,反射区液滴粒径在80～100 μm,壁面温度为200 ℃时,主射区液滴粒径集中在50～70 μm,反射区液滴粒径在30～50 μm,随着时间的延长,液滴粒径逐渐减小,最后保持稳定。随着壁面温度的升高,测试空间内液滴粒径随时间延长而减小的速度增加,雾化效果更好,壁面残留物经历了由尿素水溶液到尿素晶体、再到熔融态尿素晶体、最后为少量白色粉尘（氰酸聚合物）4个阶段。UWS形成的壁面液膜随着壁面温度的升高逐渐减小,当壁面温度较高时则不会有液膜形成。研究结果可为解决排气管内尿素结晶问题提供理论依据。     

农用荷电喷雾雾滴粒径与速度分布的试验研究

为研究荷电喷雾场的空间运动结构及其对植株界面的影响,该文运用PDPA测试系统对不同条件下的农用静电喷雾场进行了测试,结合荷质比、喷雾宽度测量结果,对雾滴的粒径分布、主流平均速度分布及平均速度与粒径的关系进行了分析和讨论.结果表明:在机械力和电场力的前后作用下,喷嘴压力愈大,荷电雾滴的粒径愈小且分布愈均匀;雾滴的粒径值随充电电压的增加而下降且粒径均匀分散;在较高的充电电压下,单个雾滴动能损耗的降低和雾滴粒径分布的均匀性又促使其主流平均速度分布趋于均匀.在较大粒径时,随着平均速度的增加,非荷电雾滴不易粘附于植株标靶界面;与非荷电相比,小粒径荷电雾滴群又因具有较大动能而提高了抗漂移能力.     

基于驻波率原理的农药雾滴沉积量检测系统设计与试验

为实现施药后雾滴地面沉积量的快速获取,该文提出一种基于驻波率原理的叉指型雾滴采集极板结构。为验证该极板结构的合理性,应用三维电磁仿真软件HFSS对此系统进行电磁仿真。HFSS模型求解的结果表明,叉指型极板内部出现了静电屏蔽,极板间通过雾滴能够实现电磁耦合,可用于雾滴沉积量检测,系统灵敏程度将随着极板间距的增大而减小。通过标定试验,建立了检测系统输出电压与试剂溶液沉积量关系的回归方程,测试后2种不同介电常数的胭脂红溶液和丙三醇溶液决定系数R2分别为0.982 1和0.997 6。通过对3W-ZW10型温室自走式喷雾机应用测试,结果表明:该系统在采样点上沉积量的模拟值最大相对误差率不超过7.95%,且模拟值与实测值均方根误差RMSE最大为0.076 7 mg/cm~2,雾滴沉积检测准确率高,方便实用,可用于田间雾滴沉积率的快速测量。     

CIDEC的亚细胞定位及其功能初步研究

CIDEC(也称FSP27)高表达于脂肪组织,可以促进细胞内脂肪积累等。为探究CIDEC促进脂滴融合的机制,本研究利用脂肪酸处理HepG2细胞,测定细胞内脂滴直径和数目的变化,发现处理后脂滴的直径和数量无显著性差异。将含有CIDEC的重组载体转染细胞,脂肪酸处理24 h后测定脂滴直径和数量变化,进一步利用共聚焦显微镜分析其亚细胞定位,并检测与脂滴生成、生长等相关基因表达量的变化。结果表明,过表达CIDEC后脂滴的直径显著增加,脂滴的数量极显著减少;亚细胞定位发现,CIDEC位于脂滴周围。此外,PLIN1、CREB1、CREB8的表达量有所下降,CIDEA、CFD表达量有所上升,推测CIDEC可能与这些蛋白互作引起脂滴融合。本研究结果为探究CIDEC促进脂滴融合的分子机制奠定了基础。     

静电喷雾的多喷头雾化特性及田间试验

针对传统喷杆喷雾机作业时需水量大、叶片背面雾滴沉积量不足和雾滴分布不均匀等问题,该研究提出一种静电喷雾与喷杆喷雾相结合的施药技术。为探究静电喷杆喷雾机的最佳工作参数,明确不同参数对雾滴雾化效果的影响,利用Fluent软件建立了流场、离散雾场和空间电场耦合仿真模型。仿真试验结果表明,多喷头的空间电场分布均匀性优于单喷头,静电喷雾的雾滴体积中径比非静电喷雾减小12.7%。搭建静电喷雾试验平台,以喷雾水压、充电电压和喷头间距为试验因素,以雾滴的荷质比、粒径、分布均匀性和沉积量为试验指标进行雾滴的荷电特性和沉积特性试验。试验结果表明,多喷头喷雾的雾滴荷质比最大值为0.26 mC/kg,比单喷头喷雾提高52.9%,雾滴均匀性变异系数比非静电喷雾减小32.1%,体积中径减小14.8%,上、中、下层叶片正面的雾滴附着率分别提高27.1%、37.3%和45.2%;静电喷雾的最佳作业参数组合为充电电压6 kV、喷雾水压0.4 MPa和喷头间距250 mm。田间试验表明,静电喷头与常规喷头喷雾施药的病虫害防治效果基本一致,静电喷头的施药用水量减少了60%。在满足防控效果的前提下,静电喷雾能增加雾滴在植株下层和叶片背面的沉积量,有效减少田间作业的需水量,研究结果可为静电喷雾技术在大型喷杆喷雾机上的应用提供参考。     

Influence of pH and iota-carrageenan concentration on physicochemical properties and stability of beta-lactoglobulin-stabilized oil-in-water emulsions

The influence of pH and iota-carrageenan concentration on the properties of beta-lactoglobulin (beta-Lg)-stabilized oil-in-water emulsions was investigated by measuring the particle charge, particle size distribution, and creaming stability. Emulsions containing droplets stabilized by beta-Lg were produced by homogenization, and then, iota-carrageenan was added. At pH 3, the droplet charge did not change for iota-carrageenan concentrations 相似文献   

远射程风送式喷雾机风场中雾滴粒径变化规律

对风送式喷雾机的研究集中在喷雾机结构的优化、雾滴沉积、雾滴飘移及回收方面,但远射程风送式喷雾机雾滴在空间风场中的变化规律尚未明确。该文以远射程风送式喷雾机为试验平台,研究雾滴由喷嘴喷出后在风力的裹挟运动过程中雾滴参数(主要指粒径或直径)在喷幅内和射程内的变化规律。结果表明,远射程喷雾机喷出的雾滴粒径均大于50μm,雾滴中粒径大于400μm的粗雾滴体积累计所占的百分比在0.4%以下;在远射程风送式喷雾机方向水平喷出的雾滴柱中,距离喷嘴7、8、9 m处的7个高度上,雾滴体积中值直径呈现出从上到下逐渐变大的规律;雾滴在风场中向前运动的过程中,雾滴体积中值直径的变化分为3个阶段:近出风口处高速气流对雾滴的破碎使得雾滴体积中值直径变小;在中速气流作用下,雾滴之间发生碰撞与聚合,雾滴体积中值直径变大;低速气流使雾滴发生扩散弥漫、浓度变低,雾滴体积中值直径在空气的蒸发作用下变小;风场中的雾滴谱分布中出现了2个谱峰。研究可为远射程风送式喷雾机的喷雾技术参数的优化提供参考。     

摇臂式喷头与全射流喷头水滴分布对比试验

摇臂式喷头(impact sprinkler,PY)出口流体为单相水,全射流喷头(complete fluidic sprinkler,PXH)出口流体为气液两相流,为了深入探索2种类型喷头水滴分布的存在规律及差别,该文采用激光雨滴谱仪测量技术对PY及PXH喷头的水滴分布进行试验研究,采用体积加权法分析了这2种喷头在工作压力为150、200、250、300和350 k Pa情况下,距喷头不同距离处的水滴频率分布、水滴累计频率及中数直径的变化规律。结果表明:1)PXH喷头水滴频率普遍小于PY喷头。PXH喷头和PY喷头水滴频率分布分别符合对数正态分布和正态分布;2)PXH喷头水滴累计频率变化更加均匀,2种喷头的水滴直径分布均符合指数函数分布规律,在距离喷头距离较小时,PXH喷头比PY喷头的拟合精度更高,在距喷头距离为4 m下,PXH喷头拟合函数的R2值较PY喷头高3.5%;3)在低压条件下距喷头不同距离时,PXH喷头的水滴分布更加连续及均匀。建立了2种喷头中数直径与工作压力及距喷头距离的函数。该结果完善了多类型喷头喷洒水力学特性,对研究射流运动模型及喷洒的外特性提供了参考。     

风送喷雾雾滴冠层穿透模型构建及应用

研究雾滴在树冠内的分布规律,对优化喷雾参数,提高喷雾效果有重要意义。该文以叶密度、出口风速和取样深度为试验变量,用试验法研究了树冠内雾滴穿透比例分布规律;试验结果表明:雾滴穿透比例随叶密度、取样深度的增加而减小,随喷雾机出口风速的增大而增大,其中取样深度对穿透比例影响最为显著。在此基础上,结合试验数据与统计学方法,构建了雾滴穿透比例二次指数数学模型,并确定了模型的待定系数,其模型精度R2高于0.95,经检验模型有一定的合理性和可靠性。基于此模型,计算了雾滴冠后飘移率,与实测值相比,平均相对误差为16.73%。进一步对雾滴冠后飘移率影响因素、双面喷雾机理、喷雾参数优化进行了分析,拓展了模型应用,对模型局限性和进一步优化模型的后续研究设想展开了说明。研究对风送喷雾雾滴分布规律研究具有一定的参考价值。