基于CFD果园风送式喷雾机雾滴沉积特性研究

自制应用于柑橘园施药的风送式喷雾机,并基于CFD建立喷雾机雾滴运动轨迹及沉积模型,考察该喷雾机雾滴沉积特性及送风方向对雾滴沉积的影响。根据喷雾机尺寸参数,建立喷雾流场二维模型,并确定DPM模型参数,模拟获得距喷头不同距离的垂直截面上雾滴沉积量。试验结果显示:在距喷头1.0 m的范围内,雾滴沉积特性与试验结果相符,且在1.0 m范围内,送风角度的增加对雾滴飘移影响较小,随着与喷头距离的增大,送风角度对底部雾滴飘移损失的影响逐渐加剧;在距喷头1.0 m范围以外,雾滴沉积特性与实际试验结果偏差较大,但雾滴沉积量随与喷头距离的增大而逐渐减少的规律是一致的。     

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.     

植保无人机喷头开启策略对喷雾沉积效果的影响

合理的喷头安装位置对植保无人机的喷雾沉积具有重要意义.除调整喷头安装位置外,控制喷头喷雾时刻也是变相调整喷头位置的另一种方法.该研究采用安装有四个离心转盘式喷头的四旋翼植保无人机对破口期水稻进行了田间试验.喷头分为前后两组可以控制独立开启,然后分析采集纸卡上的喷雾覆盖率和雾滴密度,以分别研究其喷雾沉积效果.试验在不同的...     

双风送静电喷雾中雾滴在果园空间沉积分布试验

为评价所设计的双风送静电果园喷雾机室外性能,测试喷雾机在Y形梨树园内的雾量分布。以纸卡为样本、丽春红溶液为示踪剂,测试区域采样与断面采样对试验结果影响及不同作业速度下的田间雾量分布,分析静电喷雾效果。结果表明,区域采样策略和断面采样对冠层平均雾滴覆盖密度的结果影响不大,但断面采样策略比区域采样策略所得的雾滴覆盖密度具有更大的变异系数;作业速度是影响静电喷雾效果的一个重要因素,Ⅱ、Ⅳ档速度下静电喷雾的反面雾滴覆盖率分别提高40%、17%,但对正面的雾滴覆盖密度基本没有影响,甚至略低于非静电喷雾;静电喷雾有助于抑制雾滴飘移,试验结果显示在5.0～12.5 m的采样区域内,静电喷雾的的飘移量比非静电喷雾减少18%;该喷雾机在同类型果园应用中,防虫时可以采用Ⅲ档及以下作业速度,防病选用Ⅱ档及以下速度可以满足防治要求,但Ⅰ档作业时地面沉积量明显高于其他作业速度,不建议使用。     

不同植保机械喷雾雾滴沉积分布对小麦病害的防治效果

通过比较自走式喷杆喷雾机、无人植保飞行器、背负式弥雾机3种植保机械喷雾在小麦上的农药雾滴沉积分布,分析其对小麦病害防治效果的影响。结果表明,自走式喷杆喷雾机雾滴沉积密度和雾滴覆盖率都较高,是植保飞行器的8~10倍,自走式喷杆喷雾机雾滴沉积密度为136.19~167.53个/cm~2,雾滴覆盖率为12.96%~28.13%,雾滴覆盖率上部与中部高于下部叶片。对小麦病害防治效果较好,小麦纹枯病病指防效达61.60%,赤霉病防效达71.43%,白粉病防效达78.02%。植保飞行器喷雾在小麦上、中、下部位的雾滴沉积密度分别为14.28、13.15、18.42个/cm~2,雾滴覆盖率分别为2.45%、2.08%、1.46%,植保飞行器喷雾在小麦上、中、下部雾滴分布均匀。植保飞行器喷雾对小麦病害防效较好,纹枯病病指防效达63.26%~75.20%,赤霉病病指防效达85.71%,白粉病病指防效达70.33%。背负式弥雾机喷雾在小麦上的雾滴沉积密度为81.21~147.12个/cm~2,雾滴覆盖率为7.26%~28.76%,总体表现为上部中部下部,且差异性显著。     

果园管道恒压喷雾雾滴均匀性试验与分析

雾滴均匀性是衡量喷雾效果的重要指标之一,探索管道恒压喷雾中压力和孔径对空心圆锥雾喷头雾滴均匀性的影响具有重要意义。通过喷雾性能综合试验平台,利用激光粒度仪,测量管道恒压喷雾中3种孔径空心圆锥雾喷头在8种压力下的5种雾滴均匀性参数数据,获得雾滴累积分布,分析雾滴的分布和均匀性。结果表明,在本试验压力范围(0.70~1.40 MPa)下,雾滴粒径较一致,雾滴较均匀;当压力大于0.80 MPa时雾滴均匀性很好;压力越大、孔径越小,雾滴越均匀;D20 μm的雾滴(均小于0.538%)和D≥100 μm的雾滴(均小于0.325%)可忽略不计,主要为D60 μm的雾滴(90.132%~99.234%),扩散比为0.893~0.916;5种均匀性参数均随压力呈二次多项式变化规律,R2均在0.984以上;5种均匀性参数与孔径和压力均有良好的二元线性关系(R2分别为0.952、0.952、0.937、0.850和0.831)。结果验证了管道恒压喷雾装置有助于提高雾滴均匀性,对管道恒压喷雾中喷头的选型、喷雾压力的设置及喷雾效果的优化有重要参考意义。     

喷雾高度可调的果园风送喷雾机的设计

【目的】设计喷雾高度可调的牵引式果园风送喷雾机,以满足不同果树对喷雾机喷雾高度可调的要求。【方法】针对轴流风机式果园风送喷雾机难以满足不同果树喷雾高度可变的不足,基于喷雾高度可调的目的,设计了一种由1对转向相反的离心风机和角度可调的导流风箱为核心的牵引式果园风送喷雾机,在需求分析和虚拟三维建模的基础上,完成了各关键部件技术参数和整机结构的确定,并通过试验分析了该喷雾机在不同喷雾角度、风机转速、喷雾距离和喷雾压力条件下喷雾沉积量的分布情况。【结果】设计的以转向相反的离心风机和角度可调的导流风箱为核心的牵引式果园风送喷雾机,在离心风机转速为1 200r/min、喷雾距离为2.5m、喷雾压力为0.7MPa、导流风箱的角度为0°和15°时,喷雾沉积量适宜的施药高度分别为0.8~2.4m和1.6~3.2m。【结论】所设计的果园风送喷雾机可以满足果园对不同高度果树施药的农艺要求。     

果园风送式施药雾滴在冠层内沉积分布规律

为探究果园风送施药雾滴在梨树冠层内的穿透规律和冠层各区域沉积药量分布,通过田间试验研究风送式喷雾机典型工况下,单、双侧风送式施药雾滴在梨树冠层不同区域的沉积分布规律。结果表明:风送喷雾机不同风送状态下,果园树冠内各截面雾滴覆盖均沿风送方向呈现递进减弱关系。风机单侧施药、转速为1 300r·min-1时,靠近喷头的C环前半层的雾滴覆盖率达26.1%,C后层约为7.35%;喷雾机双侧施药,树冠内各层雾滴覆盖均沿风送方向呈现"V字"分布。单、双侧施药时,药液在叶片正反两面覆盖均存在互斥行为,正面沉积越多的叶片,反面沉积越少。风机转速提高至1 300r·min-1时可以改善正反面覆盖均匀性。     

喷雾压力对远射程及宽喷幅风送式喷雾机雾滴粒径的影响

雾滴参数是衡量喷雾效果的重要指标,为了解喷雾压力对远射程及宽喷幅风送式喷雾机雾滴参数的影响,分别以远射程及宽喷幅风送式喷雾机为试验平台,利用激光粒度仪分别测量6种喷雾压力下2种喷雾机的雾滴参数,分析雾滴粒径的大小、分布及均匀性随喷雾压力变化的规律。结果表明,喷雾压力对2种喷雾机的雾滴参数均有一定的影响。远射程风送式喷雾机射程方向7 m处没有50μm的小雾滴,400μm粗雾滴出现的比例随喷雾压力的增加而变小,粗雾滴出现的比例0.400%。雾滴扩散比随压力的增大而增大,介于0.62～0.68。喷雾压力的增加有利于喷雾质量的提升。宽喷幅风送式喷雾机射程方向2.5 m处的雾滴中,50μm小雾滴出现的比例为4.772%～22.603%,没有出现400μm的粗雾滴。雾滴扩散比介于0.77～0.88。喷雾压力的改变对喷雾质量的影响不明显。     

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。     

果园风送喷雾机的改进设计与喷雾高度调控模型构建

【目的】针对第一代果园喷雾机存在的风箱角度不能电动控制且调节精度不高、传动装置设计欠合理和体积偏大等问题进行改进,并建立喷雾高度调控模型,为新一代果园喷雾机的设计提供参考。【方法】对喷雾机导流风箱的固定方式、传动方案和通过性能进行了改进,并通过喷雾沉积分布试验及数学方程拟合,建立沉积分布重心高度、喷雾宽度与风箱角度之间的数学模型。【结果】与改进前相比,该喷雾机不仅支持风箱角度电动精确调控,而且其理论功耗还减少了8%,长度尺寸减小了32.6%。风箱旋转角度对喷雾机尺寸影响的测试结果表明,旋转角度对风箱组宽度有一定的影响,旋转角度为最大值30°时风箱组宽度最大,为0.95m,但仍然小于喷雾机轮距1.0m;风箱旋转角度对喷雾机高度基本没有影响。改进后的喷雾机喷雾沉积分布试验表明,风箱与铅垂线夹角分别为0°,15°和30°时,喷雾沉积分布重心高度分别为1.14,1.55和2.20m,70.7%的药量分别垂直集中分布于0.72~1.56,1.15~1.94和1.71~2.69m,拟合得到的沉积分布重心高度、喷雾宽度和风箱角度之间的数学方程均为线性方程,其R2值分别为0.982和0.996。【结论】改进后喷雾机支持喷雾高度电动精确调节;所建立的喷雾高度智能调控模型可为果园喷雾机的改进完善提供支持。     

基于DGPS技术的水稻喷雾雾滴分布的研究

用Rhodamine-B染料与水配成1g／L的示踪溶液代替农药在水稻田喷雾，借助于荧光分光光度计计算雾滴在水稻某一区域的沉积量．结果表明：在按距离地面40cm以上和20～40、5～20cm对水稻分层时，雾滴沉积分布与各层水稻植株干物质质量成正比，在水稻植株采样质量分别为首层7．325～147．770g、中层8．767～287．933g、底层13．630～571．348g时，获得的雾滴沉积与对应的水稻植株干物质质量的比例系数分别为0．187、0．066、0．016．利用DGPS技术和GIS软件绘制出了试验稻田的雾滴沉积分布总图及不同层间的雾滴沉积分布图．     

山地果园固定管道喷雾装置设计与性能研究

针对山地果园植保作业困难,传统固定管道喷雾系统对果树内膛施药效果较差的问题,设计了1种由果树内膛向外喷药的固定管道喷雾装置,为探究喷雾装置对高纺锤形苹果树的施药效果以及施药过程中果园内微域环境的变化情况,对装置性能进行了田间试验研究。试验结果表明:雾滴可穿透冠层附着在外侧靶标,果树下方冠层雾滴沉积覆盖率均集中在30%,固定管道喷雾设备对下层较厚冠层的穿透性能良好;在垂直方向,上、中、下冠层雾滴沉积密度变异系数分别为11.21%、13.24%、12.56%;测量喷雾后果园内环境温湿度,温度最大降幅为7.2℃,湿度最大升幅为21%,果园微域环境温湿度变化明显。本研究为山地果园植保作业提供了1种新方法。     

电动行走式小麦喷雾机组合喷头喷雾试验

小麦行走式电动喷雾机是一种新型的针对小麦窄行距的喷雾机械,它克服了现有喷雾机的喷洒均匀度低、背负重量大和推广难等许多缺点,具有较大的应用推广价值,适合我国特色的小农户农业及一定规模种植户小麦一喷三防技术需求。针对其工作要求和设计思路,结合喷雾装置的工作环境、作物高低不同、小麦窄行距、土壤松软度及用户的使用要求等因素,设计了喷雾装置最优喷头设计方案,确定了使用喷孔孔径1.6 mm铜制锥形雾喷头,喷头距小麦顶端约400 mm,组合喷头间距为400 mm,喷头个数为7个,组合喷头喷射角与水平面呈向下30°角,喷雾效果最好,组合喷头喷雾均匀度为0.90。     

小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响

【目的】探索小型植保无人机对果树喷施作业的雾滴沉积分布效果及应用前景,研究小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响。【方法】采用三因素(飞行高度、飞行速度、喷施流量)的正交试验,应用小型六旋翼植保无人机进行喷雾试验。【结果】根据雾滴沉积密度和雾滴沉积均匀性结果,较佳的作业参数是喷头流量1.0 L·min~(-1)、作业高度2.5 m、作业速度4 m·s~(-1),影响雾滴沉积密度的主次顺序依次为作业速度、作业高度、喷头流量;根据雾滴沉积穿透性结果,作业高度均为2.0 m的试验号2(作业速度4 m·s~(-1),喷头流量0.6 L·min~(-1))和试验号8(作业速度1 m·s~(-1),喷头流量1.0 L·min~(-1))中雾滴沉积穿透性分别为22.21%和22.41%,其雾滴覆盖密度大且穿透性较好;影响雾滴沉积穿透性的因素主次顺序为作业高度、作业速度、喷头流量。【结论】针对植保无人机旋翼风场的影响和橘树独特的树形结构,对植保无人机的作业参数进行了优选,以保证航空喷施作业雾滴在橘树冠层的有效沉积分布。本试验研究可为小型无人机对果树的合理喷施、提高喷施效率提供参考和指导。     

单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机作业性能对比试验研究

为验证单旋翼油动无人机在丘陵山地果园的喷雾效果,将单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机在矮砧密植苹果园进行喷雾性能对比试验,结果表明:单旋翼油动无人机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为0.66%~21.98%、1.20%~16.17%、0.38%~3.96%,雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为上层>中层>下层;圆形果园风送喷雾机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为5.68%~24.94%、2.64%~34.61%、3.15%~21.78%,雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为下层>中层>上层;单旋翼油动无人机喷洒的雾滴在果树中上层的沉积效果显著,圆形果园风送喷雾机则为中下层效果显著。排除机具故障等不确定因素影响,无人机作业的工作效能与节水省药性能优于喷雾机;在果园生产抢农时和病虫害应急处理中,无人机表现出较好的实用性能。     

农用喷头雾滴粒径对液体黏度的响应

目的 研究农药不同黏度对喷头雾化特性的影响,为农业喷雾施药技术提供理论参考。方法 配制不同质量分数的甘油溶液替代农药试剂进行研究,将喷头喷雾区域网格化,使用粒子动态分析仪测量喷雾区域不同位置处的雾滴参数,利用SPSS分析轴心方向和径向雾滴粒径的分布规律。结果 在喷头喷雾区域轴心方向上,雾滴算术平均直径、雾滴体积平均直径及雾滴索尔特平均直径呈现出先变小然后逐渐变大的规律,外界空气阻力的扰动作用使喷射出的液体表面形成一定模式的表面波,随着距离增大波幅变大,波峰被撕裂下来,破碎成小雾滴,而后在重力的作用下雾滴间发生碰撞聚合,雾滴粒径逐渐变大;喷头喷雾区域径向上,雾滴近似于对称分布,雾滴粒径呈现出中间小两边大的特点,随着径向距离增大雾滴粒径逐渐增大;通过SPSS分析得出,轴心方向上,轴心距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.531、0.795;在喷雾区域径向上,径向距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.932、0.328。结论 在一定程度上,黏度较大的液体具有一定的防止漂移效果;液体黏度改变对轴心方向上雾滴粒径影响效果显著;在喷头径向上,距离的改变对雾滴粒径大小影响显著。     

基于激光测量的典型扇形航空喷头喷雾羽流雾滴粒径空间分布研究

近年来,植保无人机在现代农业中展现出了明显的优势,但植保无人机所适配的典型扇形喷头的雾化性能尚待进一步研究,尤其是喷雾羽流的雾滴粒径空间分布特性亟待明确。使用DP-02激光粒度仪分别对CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF11002、SF110015、TeeJet11002、TeeJet110015共7种典型扇形航空喷头进行了喷雾羽流雾滴粒径空间分布特性测定。试验分为横向和纵向轴线两种测定形式,其中研究横向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.8 MPa,等间距选取了7个连续的横向测量点,喷头选择CFA11002、SF11002和TeeJet11002型;研究纵向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.5 MPa,等间距选取了5个连续的纵向测量点,喷头选择CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF110015和TeeJet110015型。结果表明：横向轴线的分布特点：在固定喷施压力0.8 MPa的条件下,3种型号喷头的D_V0.1、D_V0.5在各横向测量点位的数值变化不大,并且两侧关于中心点呈较好的对称分布...     

车载式果园静电喷雾机的研制

针对目前果园施药过程中耗时费力及环境日益恶化的问题,设计了一款轻便、高效、省药、能减少对环境的污染、悬挂于农用三轮车尾部的果园静电自动喷雾机。该喷雾机有效减小了劳动强度,降低了农药施用量,高效低污染。因此,这种新型的车载果园静电喷雾机具有良好的推广应用前景。