风力作用下多角度梨树叶片的运动研究

Study on motion of pear leaves with multiple angles under influence of wind

针对果园风送喷雾作业时,叶片在气流作用下的运动状态对叶片表面的雾滴沉积效果有重要影响,基于双目高速摄影的方法来研究多种角度类型的叶片在不同风速下的叶片形态变化过程,通过高速相机拍摄并利用TEMA Motion软件追踪叶片上的特定标记点,并利用空间向量计算叶柄弯曲角、叶片迎风角及叶片扭转角形态参数的变化。结果表明,叶片在气流作用下会经历静止状态、抬升至某一位置产生微小幅度的摆动状态、大幅度扭转的复合运动状态,叶片产生扭转复合运动状态的风速为扭转临界风速。当风送气流速度小于扭转临界风速,叶片均保持微幅度摆动或静止状态,当风速超过临界风速,叶片产生大幅度扭转复合运动,此时叶柄弯曲角、叶片迎风角、叶片扭转角均呈现周期性运动变化。通过重复试验6张叶片,叶片产生的运动响应状态较为一致,对叶柄直径、叶片面积、叶柄长度和扭转临界风速进行相关性分析可得:临界风速和叶片单一尺寸参数的相关性较差,实际上叶片运动状态会受到叶片尺寸、叶柄强度、叶片表面平整性、主叶脉两侧对称性等多种因素的共同影响。该结果可为研究最佳风送气流速度提供参考。