航空喷雾用电动离心喷头试验研究

简述电动离心喷头的结构和工作原理,并利用专用试验台对电动离心喷头进行性能试验.试验表明:雾化盘的转速、喷嘴流ht和喷雾高度对雾滴体积中径和喷幅影响较大,而对雾滴分布均匀影响不大.确定无人直升机喷雾最佳作业参数:喷雾高度5m,流量850m1/min,雾化盘转速3094r/min,雾滴体积中径为296.29u,m ,喷幅3.5m.     

超声气力喷雾装置设计与试验

针对机械化病虫害防治中存在的农药利用率低、喷药效果差、环境污染、作物药害和操作者中毒等问题,利用超声雾化技术,通过设计超声气力喷头、超声波控制系统以及喷头智能行走机构等搭建一台超声气力喷雾装置,并对该平台进行不同工况的喷雾试验研究。采用KEYENCE LK G5000高精度激光位移传感器对100W,200W,300W下雾化面振幅进行测量,结果显示:超声发生器的输出功率与喷头雾化面振幅呈正相关;利用雾滴测试卡和专用分析软件测量统计3种功率下气压值分别为0MPa、0.02MPa、0.05MPa和0.08MPa的雾滴粒径和分布均匀性,结果表明:雾滴体积中径均值由79.15μm减小至30.2μm;功率提高导致分布均匀性变异系数由44.58%减少至14.18%,气压提高导致该系数由22.44%减少至5.93%;通过分析喷头移动速度为0mm/s、流量为3.3mL/min时的喷雾状态,得到该流量下喷头最佳工况:功率为300W,气压值为0.05MPa。     

喷雾液动态表面张力与雾滴粒径关系

为了描述喷雾液的动态表面张力与雾滴粒径的关系,用粒度分析仪对不同表面张力喷雾液喷雾时形成的雾滴体积中径D50进行了研究.重点考察了喷头尺寸、喷雾压力对D50的影响.结果表明:喷雾液0.023 s时的动态表面张力值γ0.023越低,所形成的雾滴D50越小,D50与γ0.023呈线性相关;喷雾压力相同时,随着喷头尺寸的增大,喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响增大;喷头尺寸相同时,随着喷雾压力的增大,喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响减小.     

喷雾液动态表面张力与雾滴粒径关

为了描述喷雾液的动态表面张力与雾滴粒径的关系,用粒度分析仪对不同表面张力喷雾液喷雾时形成的雾滴体积中径D50进行了研究,重点考察了喷头尺寸、喷雾压力对D50的影响。结果表明：喷雾液0.023s时的动态表面张力值γ0.023越低,所形成的雾滴D50越小,D50与γ0.023呈线性相关;喷雾压力相同时,随着喷头尺寸的增大,喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响增大;喷头尺寸相同时,随着喷雾压力的增大,喷雾液动态表面张力的改变对雾滴粒径的影响减小。     

两种小流量喷头的粒径谱和速度场测量试验

针对两种小流量喷头,进行离喷头不同高度、不同压力的粒径谱测量,分析粒径谱随高度、压力变化情况;比较清水和乳油混合液的粒径谱,分析农药剂型对粒径谱的影响;进行清水和乳油喷雾时喷头出口处的雾滴速度场测量,分析农药剂型、喷头类型,压力等对喷头喷雾特性的影响.试验结果表明,压力、剂型对不同喷头的喷雾效果影响不同.总体上,喷雾压力越大,雾滴体积中径越小;相同压力下,扇形雾喷头在乳油喷雾时的粒径大于清水喷雾,而空心锥形雾喷头在乳油喷雾时粒径谱发生变化,产生细小雾滴分布.在乳油和清水喷雾时,扇形雾喷头的雾滴速度随压力增大而增大;在清水喷雾时,空心锥形雾喷头在压力增大时粒径减小,雾滴平均速度变化不大;在乳油喷雾时,空心锥形雾喷头由于产生细小雾滴,雾滴平均速度减少.     

航空双喷嘴静电喷头的设计与试验

针对航空静电喷雾装置采用的双喷嘴静电喷头进行了结构设计,从理论上分析了双喷嘴环状电极诱导的空间电场对雾滴粒径及荷电效果的影响。建立了泵-喷头-粒径分析-荷质比测量系统,对双喷嘴静电喷头的喷雾特性进行了试验分析。试验表明,当充电电压为10kV时静电喷雾可以产生分布均匀、平均体积中径为81.8μm的小雾滴,并可获得2.65mC/kg的最大荷质比。     

高压静电喷洒灭蝗机的试验

运用高压静电喷雾技术研制了喷洒灭蝗机。该机具以越野车为载具,车厢上安装独立柴油发电机组,在驾驶室内可控制喷雾的启停、喷头的俯仰及旋转运动。在试验室内对喷雾系统进行试验,得出了轴心风速、断面风速、雾滴体积中径和雾滴沉积量的分布特性。在新疆维吾尔自治区的蝗区进行了整机现场试验,对比了荷电与非荷电、不同药液及不同药液喷量下的灭蝗效果,得出了该机具运行的最佳工况参数。     

航空专用离心喷头雾化性能试验与影响因子研究

针对航空施药模式下喷头喷雾参数与雾化参数关系不明确的问题,本文结合喷雾性能测试与建立代理数学模型,讨论了CN1215型航空专用离心喷头主要工作参数对雾滴体积中径(Dv50)、喷幅的影响规律。标定了离心喷头喷雾参数对应的供液系统工作参数,在室内无风环境下测试了不同喷头流量(100～350 m L/min)、喷头转速(8 000～10 000 r/min)下的雾滴中径及喷幅。以喷头喷雾参数(喷头流量、喷头转速)作为试验因素,以航空离心喷头雾化后雾滴体积中径Dv50、对应喷幅为响应因数,分别采用四阶响应面法(Response surface method,RSM)、克里金法(Kriging)、椭球基神经网络(Ellipsoidal basis function neural network,EBFNN) 3种数学方法逼近试验因素与响应因数之间的关系,建立了喷头雾化参数(Dv50、对应喷幅)与喷头喷雾参数(喷头流量、喷头转速)之间的代理数学模型,3种代理模型对Dv50的决定系数R~2分别为:0. 705、0. 718、0. 925,3种代理模型关于Dv50对应喷幅的决定系数R~2分别为:0. 819、0. 890、0. 930。基于EBFNN隐式代理数学模型建立了两个雾化参数的响应面,实现了喷雾参数影响下的雾滴Dv50、喷幅的快速预测。     

锥形风场式防飘移装置雾滴沉积特性研究

喷雾机械在进行植保作业时雾滴飘移和沉降是影响作业效果的重要因素。为减少雾滴飘移和非靶标区域内的无效沉降,设计了一种锥形风场式防飘移装置,以锥风风速、侧风风速、喷雾压力为因素,通过三因素三水平室内雾滴飘移沉积试验,明晰锥形风场对雾滴沉积效果的影响规律。结果表明：3种因素对雾滴的沉积特性都有较为显著的影响,其影响由大到小依次为：锥风风速、侧风风速、喷雾压力。当侧风风速为2m/s时,有锥风作用的雾滴体积中径较无锥风平均降低了11.7%,雾滴覆盖率、沉积密度、沉积量分别提高了21.9%、26.7%、22.6%。响应曲面模型优化结果显示,当侧风风速2m/s、喷雾压力为0.34MPa、锥风风速为16.53m/s时,雾滴沉积量最优值为3.14μL/cm2。当侧风风速大于2m/s时,应该降低喷雾压力、增大锥风风速,从而保证较优的雾滴沉积量。试验验证结果与模型预测基本吻合。     

组合电极双流体式静电喷雾技术

探讨了组合电极对静电雾化的影响，同时通过正交试验及回归分析建立了雾滴体积中径、荷质比和电极电压、组合电极、气液流量与压力间的函数关系。本文的结论将为静电电极和双流体式静电喷雾各因素的选择提供科学依据     

温室自走式黄瓜超声喷雾施药机设计与试验

针对黄瓜机械化病虫害防治中存在农药利用率低、劳动强度大、环境污染和操作人员易中毒等问题,基于超声雾化技术,设计了温室自走式黄瓜超声喷雾施药机。装置的设计主要包括整机结构、履带底盘行走系统和超声气力喷雾系统,并通过样机性能试验进行验证。试验结果表明:样机行走稳定、无明显震动,施药参数为超声发生器功率300W,气压50kPa,喷头流量3.3mL/min;施药距离20cm、喷头角度0°情况下,行驶速度取1m/s时,能够同时保证黄瓜叶片雾滴沉积量与作业效率,上、中、下三层叶片雾滴覆盖率分别78.63%、79.97%、72.23%,作业效率2.25 hm~2/h,几乎无叶片损伤,符合植保的要求。     

PWM变量控制喷头雾化特性研究

为研究基于高频电磁阀的变量喷雾系统对不同喷头的喷雾特性的影响,选取Lu120-02扇形、TR80-02型锥形和AD120-02型防漂3种不同喷头,采用基于高频电磁阀的变量喷雾系统,通过改变脉宽调制(PulseWidth Moderation,PWM)控制信号,测试了不同喷头在不同频率和占空比下的流量和雾滴粒径。结果表明:在高频信号下,3种不同类型的喷头流量和占空比均呈线性变化趋势,且和频率呈正相关性; AD120-02型喷头流量调节倍数在相同测量条件下均大于其余两种类型喷头,在10Hz达到最大调节倍数2.01倍; 3种喷头的雾滴的体积中值中径和控制信号的占空比、频率呈负相关性趋势变化; TR80-02号喷头雾滴分布相对跨度和粒径变化幅度均最小,其雾滴分布展现出最好的稳定性和均匀性。     

扇形雾喷头雾滴飘失机理

为了分析雾滴飘失机理和提出针对性的防飘措施,使用相位多普勒粒子分析仪( PDPA)对常规扇形雾喷头雾化产生的喷雾扇面中的雾滴粒径与运动速度分布进行了分析.结果表明:喷雾截面上雾滴体积中值直径(VMD)分布为中间低、边缘高的凹面形态,在喷雾扇面横向和纵向对称面上,VMD形态呈二次多项式分布;易飘失雾滴主要集中在距离喷头300～500 mm喷雾扇面的中心位置;喷雾扇面截面上的夹带气流速度符合高斯分布,气流分布与空气淹没射流类似;喷雾扇面中易飘失区域是喷雾扇面末端、喷雾扇面两翼、喷雾扇面迎流面外层.     

沉降距离对植保无人机雾滴粒径分布影响

为研究沉降距离对植保无人机雾滴粒径分布的影响,利用T16植保无人机对烟草进行喷洒试验,基于不同沉降距离下的雾滴数量占比、雾滴体积占比和雾滴覆盖密度数据,揭示无人机雾滴粒径分布规律,并提出无人机喷雾作业参数的优化建议.结果表明:在沉降距离一定的情况下,雾滴数量占比符合威布尔分布,雾滴体积占比符合高斯分布.沉降距离越小,雾...     

无人直升机远程控制喷雾系统

设计了基于德国VARIO公司的多用途无人机的远程控制低量喷雾系统。在无人机上搭载了包括药箱、控制箱、液泵、管路系统、悬臂装置和雾化喷头的喷雾系统,并设计了专用于无人机喷雾的远程控制系统,通过地面远程遥控控制喷雾系统的施药工作。对影响离心雾化喷雾效果主要因素进行理论研究和性能试验,获得了雾化盘直径为80 mm的离心雾化喷头的最佳作业参数,即雾化盘转速为6 000 r/min、喷雾量为48 L/h,雾滴的体积中径为138.558μm和喷幅为3.42 m。     

风幕式喷杆喷雾机玉米田间施药试验

针对常规喷雾方式农药利用率低、流失严重的问题,开展风幕式气流辅助喷雾技术研究。通过3WQ-3000型牵引式风幕喷杆喷雾机在玉米小喇叭口期进行的田间试验,确定施药作业中常用的4种型号(ST110-02、ST110-04、ST110-05、ST110-06)扇形雾喷头在0.4 MPa喷雾压力下,进行风幕对农药利用率、雾滴覆盖率和流失率的影响试验。试验结果表明,雾滴在玉米冠层上部的沉积量较大、下部较小;风幕能够增强雾滴的穿透性,增加喷雾药液的沉积量,使雾滴在植株各冠层的沉积分布更加均匀;风幕辅助气流对体积中径小雾滴影响明显,ST110-02喷头在使用风幕时比没有使用风幕农药利用率提高了83%;ST110-06号喷头在有风幕时农药利用率为41.93%,为各试验工况最高;使用风幕时农药在地面流失率比无风幕有所增加,ST110-02号喷头在未使用风幕时药液在地面的流失率为13.05%,是各试验工况最小值;与三轮车载式喷杆喷雾机相比,风幕式喷雾机施药雾滴覆盖率和穿透性明显升高,农药利用率平均提高了144.17%,雾滴在地面的流失率平均降低了14.46%。     

四旋翼轴距对喷雾雾滴沉积特性的影响

为研究旋翼轴距变化对喷施雾滴沉积的影响,以四旋翼无人机为对象,建立了四旋翼喷雾沉降仿真模型,并进行风速试验验证计算模型正确性。通过改变四旋翼的轴距,分别研究了不同旋翼距径比下旋翼气流的聚合流动变化;通过引入离散相喷雾模型,对不同距径比的四旋翼风场中的雾滴沉积及其粒径分布进行分析,以探究四旋翼轴距对雾滴沉积特性的影响。模拟结果表明:旋翼气流对雾滴产生下压作用,从而促进了雾滴的沉降,提高了雾滴的抗漂移能力;当旋翼轴距变小时,旋翼间下洗气流会发生聚合流动,轴距越小,气流聚合程度越高,带动雾滴沉积且增大了雾滴对前飞来流的抵抗能力;下洗气流聚合现象对小粒径雾滴的沉积有促进作用。     

雾化过程中的静电作用及喷液物理特性影响的研究

目前,手持式静电喷雾器大都是在手持式超低量喷雾器的基础上研制而成的,使用转盘式雾化器。本文针对这种静电喷雾器,通过试验观察和理论分析阐述了静电在雾化过程中的作用及充电电压和喷液物理特性对液体雾化的影响效果。结果表明,在试验的条件下,充电电压及流体的电导率、表面张力明显地影响着雾滴的体积中径。研究所得的结论为今后生产静电喷雾用的药液以及合理选择喷雾参数提供了理论依据。     

基于锥状电极的新型接触式静电喷雾装置研究

为了利用锥状电极尖端放电的优越性以改善接触式静电喷雾装置的静电喷雾性能,设计了一种新型接触式充电静电喷雾装置。通过Maxwell 3D电磁场软件分析了锥状电极尖端放电的特性,分别进行了荷质比、雾滴群体积中径值测定和叶背沉积量等试验研究。研究结果表明:在平行板电容器中加载5个锥状电极的方案在同等喷雾条件下静电喷雾性能最优。该方案在同等喷雾条件下荷质比达0.46mC/kg,同等靶标下背面沉积量在上、中、下3层分别提升90、40、20μg/cm~2,提升幅度达到两倍以上。所使用的基于Maxwell 3D电磁场软件的优化设计方法,为接触式静电喷雾装置的进一步研究提供理论依据与参考。     

基于风送辅助的螺旋风送装置结构设计与试验研究

针对目前喷雾作业中的雾滴雾化效果差、沉积率小、叶片背面药液附着率低等问题,设计了一套由风箱和螺旋风口套组成的风送装置。运用CFD技术对风送装置的流场进行了仿真,结果表明:该风箱结构具备较好的分布风压的能力,螺旋风口套结构能够极大地提高出口风速且改变风向。对装有螺旋风口套和未装有螺旋风口套的两种工况下的试验平台进行喷雾作业,并对雾滴覆盖率和雾滴粒径体积中值等参数进行测量,结果表明:螺旋风口套安装后,提高了树冠各层的雾滴覆盖率,叶片背面药液附着率提高了2.7%,叶片正反面的药液附着率差值缩小至9.6%;树冠的雾滴体积中值直径相比减小了21.6%,说明螺旋风口套的设计细化了雾滴直径,提高了雾滴覆盖率和药液利用率。