叶片风振响应空间运动姿态及雾滴沉积效果分析

风送喷雾技术可有效提升雾滴向冠层内部的输送能力,增强雾滴在树冠各处的覆盖均匀性,但气流对单一叶片的动态响应及雾滴沉积的细观作用效果还不清楚。该研究通过风洞内的稳定气流对单一梨树叶片进行风振响应试验,追踪叶片表面代表叶片形态的4个特征点,构建模拟叶片的三维空间运动模型,分析研究特征点的空间运动轨迹及叶面雾滴沉积效果。研究结果表明:低于临界风振响应速度,叶片基本稳定于一定抬升角位置,大于等于临界风振响应速度,叶片的稳定状态才会破坏,出现大幅度的摆动与翻转的复合运动响应,且运动响应具有周期性特征。对应5、7和9 m/s风速下,在一个周期内叶尖的空间运动总行程分别为180.61、1140.77、766.33 mm,叶片总扭转角分别为290.7°、896.8°、716.2°。雾滴沉积试验中,风速低于5m/s,雾滴主要沉积于面向气流方向的叶面,随着气流速度增大,正面雾滴沉积覆盖率由43.2%逐渐减小为10.3%;大于等于风速5m/s时,叶片正反两表面均有雾滴沉积,但雾滴主要沉积亲水性较好的叶片反面上。提出了应用叶片的空间运动瞬时位置的实际坐标构建模拟叶片位姿,可清晰体现叶片的空间位姿及运动过程。研究结果可进一步揭示风送喷雾过程中载雾气流与动态叶片的沉积作用机理。

烟草喷雾机雾滴均匀性及沉积特性研究

烟草喷雾机作业效果的好坏是决定烟叶质量与产量高低的重要因素,雾滴均匀性及沉积特性是判定烟草喷雾机作业效果的重要指标。选取3种喷雾压力、风机风速和样机行驶速度进行喷雾试验,探究不同条件对雾滴均匀性及沉积特性的影响。试验结果表明:雾滴均匀性随喷雾压力和风机风速增大略微变好,基本不随样机行驶速度增大变化;雾滴覆盖率随喷雾压力增大覆盖率最大值不变,随风机风速增大覆盖率最大值减小,随样机行驶速度增大覆盖率整体减小。试验结果为后续烟草喷雾机优化设计提供参考。

喷头雾化雾滴尺寸和速度的空间分布实验研究

雾滴尺寸及其运动速度直接影响药液的着靶效果和农药利用效率。为研究喷头雾化区域雾滴尺寸和雾滴速度空间分布,选取空气诱导扇形喷头IDK120-03、万能型平面扇形喷头LU120-03和防飘移扇形喷头AD120-03等3种典型喷头,利用相位多普勒粒子干涉仪测量了所选喷头在不同压力下的雾滴尺寸和雾滴速度,建模分析了喷头雾化后雾滴尺寸和雾滴速度空间分布规律。结果表明:在雾滴尺寸分布中,IDK120-03、LU120-03和AD120-03各喷头中心垂直方向上雾滴尺寸与垂直距离无明显关系,雾滴尺寸随喷雾压力增加而减小,呈线性关系,线性系数在-0.85~-0.54之间,相关程度均在0.96以上;水平方向上雾滴尺寸随水平距离增加而增大,对雾滴尺寸与水平距离二次多项式拟合,相关程度平均在0.90以上;垂直和水平方向上,IDK120-03喷头雾滴尺寸最大、LU120-03喷头最小。在雾滴速度分布中,各喷头中心垂直方向上雾滴速度随垂直距离增加而减小,呈线性关系,线性系数在-0.14~-0.01之间,相关程度均在0.99以上;水平方向上各喷头雾滴速度随水平距离增加而减小,对雾滴速度与水平距离二次多项式拟合,相关程度平均在0.96以上,AD120-03喷头雾滴速度最大,IDK120-03喷头最小,LU120-03喷头雾滴速度降低最快,IDK120-03喷头雾滴速度降低最慢。喷头雾化雾滴尺寸和速度的空间分布的研究可为提高施药质量提供依据。

无人机作业参数对苹果树雾滴沉积分布的影响

为了研究植保无人飞机在苹果果树雾滴分布的情况,选用韦加JF01-20电动八旋翼四轴植保无人机作为测试平台,探讨飞行速度和喷雾助剂对于苹果果树雾滴分布的影响。试验设定了6组试验处理,以水敏纸为雾滴分布测试工具,分别布置在果树的上中下冠层,统计果树立体冠层的雾滴分布数据。研究结果表明:果树相同冠层水平面的雾滴分布差异性较大,雾滴分布的变异系数值范围在49.1%~227.6%之间变化;雾滴的分布数值结果在果树冠层从上至下逐步降低,雾滴分布的数值结果随着飞行速度的增加而降低,各雾滴测试指标的变化趋势相同;添加助剂后,各个试验处理以及冠层间的雾滴分布结果具有显著的提升。研究结果可为植保无人飞机应用于苹果果树的喷洒提供数据支持。

3种喷头雾滴输运沉积参数的试验与分析

为了研究在感应荷电状态下高电压对雾滴输运沉积参数的影响,选用3种德国Lechler公司生产的不同流量的TR80-01c、TR80-02c、TR80-03c型喷头,在相同的喷雾压力和液体介质条件下进行试验。利用显微图像结合数字图像处理技术对荷电雾滴输运沉积面积、覆盖率、沉积密度、分布均匀性等状态参数进行取样和分析。试验结果表明:随着输运距离的增加,3种喷头的雾滴覆盖率δ先上升后下降,最高峰值分别达到52.04%、54.89%和57.31%;而雾滴沉积密度ρ先下降后上升,最低值分别为241、268、283个/mm^2。随着静电电压的增大,3种喷头的雾滴沉积区域面积随之增大,最大值分别达到4 462、7 170、8 280 cm^2;而雾滴分布均匀性有所下降,最低值分别为33.23%、31.91%和30.47%。根据具体喷雾施药场合,调节适当的电压,是增加药液沉积和分布均匀的重要措施。

基于Fluent的重载植保无人机雾滴沉积特性的研究

以有效载荷为135kg的FBH-300T纵列式重载油动双旋翼无人机为研究对象,测量了飞机旋翼风场和喷头数据,并使用Fluent建立喷头在外流场中的仿真模型。采用计算流体力学(Computer Fluid Dynamic,CFD)的方法,对FBH-300T无人机飞行速度、侧风和载荷对飞机施药过程中雾滴沉积的影响进行了仿真计算和试验验证。结果表明:植保无人机的飞行速度、侧风和载荷都会影响雾滴的沉积分布,雾滴沉积受侧风的影响最大,其次为飞行速度,受载荷的影响最小;在0~2m/s的侧风和0~5m/s的飞行速度范围内,雾滴的穿透性和漂移变化不大;飞机从满载到空载的施药过程中,雾滴沉积特性基本不发生变化,符合田间试验结果。由此证明:使用Flu-ent开展植保无人机雾滴沉积特性的相关研究是可行的,能够为植保无人机雾滴漂移、运动及沉积研究提供参考。

农药雾滴空间运行中的变形特征分析

以化学农药雾滴的空间运行过程为背景,构建了二维气液相界面追踪模型,通过COMSOL Multiphysics系统地研究了雾滴特征参数及风速等多因素耦合下单雾滴在横向风场中下落时的形变特征。结果表明,雾滴的形变会受黏性力、表面张力等内部因素和重力、曳力等外部因素的共同作用,外部作用力能够促进雾滴发生形变,而内部作用力阻碍雾滴的形变。雾滴的形变量随着雾滴尺寸和横向速度的增大而增大,随着动力黏度和表面张力的增大而减小;雾滴下落过程中的形变存在振荡周期,雾滴的形变周期随着雾滴尺寸的增大而增大,随着表面张力的增大而减小,但基本不受横向风速和动力黏度的影响。将雾滴的形变量、形变周期与韦伯数We、奥内佐格数Oh和雷诺数Re等量纲为1数进行拟合,可以预测雾滴的空间形变特性。研究结果对农药雾滴的空间飘移机理及其阻控技术的研发具有重要意义。

基于农田环境因子模拟农药雾滴飘移特性

农药飘移污染辐射面广,极易造成非靶标区农作物药害、环境污染、生态平衡破坏等。开展雾滴飘移特性研究,对研发精准施药装备、优化喷雾参数具有重要的科学意义和指导意义。野外环境因素的多样性与多变性使得田间雾滴飘移特性研究复杂困难,试验结果存在不确定性。因此,基于低速风洞对温度、湿度、风场等农田环境因子的精准模拟,针对风速、雾滴粒径、雾滴群释放高度等3个影响雾滴飘移特性的主要因素开展试验研究,探讨其对雾滴运动规律的影响。结果表明,增大雾滴粒径有助于减少雾滴飘移;随着风速的增大,雾滴飘失量与飘移距离呈明显的递增趋势,且小粒径雾滴的飘移更易受风速影响;作业时喷头高度过高,会使雾滴更易于向远处飘移。

3WKL-100型远程可控雾滴喷雾机的设计与试验

基于生物最佳粒径理论,以离心雾化技术为核心,在撞击式低速离心雾化器、夹管式流量阀等关键基础部件创新及优化设计的基础上,研发一种通过雾化器转速变化即可精准控制雾滴粒径,满足设施农作物病虫害防治要求的3WKL-100型远程可控雾滴喷雾机。结果显示,离心雾化器的转速越高,产生的雾滴粒径越小,转速为2 400 r/min时,雾滴粒径为101μm,接近于弥雾机的雾滴细度;转速为2 700 r/min时,雾滴粒径为65μm,远低于超低容量喷雾雾滴粒径≤100μm的要求;转速为3 000 r/min时,雾滴粒径减至41μm;随着离心雾化器转速的提高,雾滴谱趋窄,当转速在2 400~3 000 r/min范围内时,雾化质量较为理想。田间试验结果表明,该机具喷雾量低,平均施药量为127.5 L/hm2,但可提高药液在靶标作物上的覆盖率和分布均匀性,从而可在提高病虫害防治效果的同时,减少农药使用量。

植保无人机喷施灭草松防除燕麦田杂草的雾滴沉积特性及除草效果

【目的】旨在探究应用植保无人机进行改变无人机飞行高度、飞行速度以及喷幅喷施燕麦田间除草作业的雾滴沉积分布特性及杂草防除效果。【方法】选用大疆T30植保无人机作为测试器械,采用作业高度、速度、喷幅设计三因素三水平正交试验测定了燕麦叶片的雾滴沉积规律。同时田间试验测定了喷施除草剂对燕麦混播田靶标杂草的防效。【结果】采用T30植保无人机喷施480 g/L灭草松AS,当作业参数喷幅为4 m/mL、作业高度为1.5 m、作业速度为5 m/s时燕麦叶片上的雾滴覆盖率为6.98%,雾滴沉积密度为107.80个/cm^(2),在设置的所有处理中最高,雾滴平均直径达1447μm。分析认为影响燕麦叶片雾滴覆盖率和沉积密度的主要因素依次为作业高度、作业速度、喷幅,而影响雾滴直径的因素依次为作业速度、喷幅和作业高度。喷幅4 m、飞行高度1.5 m、飞行速度5 m/s为T30植保无人机在喷施灭草松除草剂时的最佳飞行参数,施药后40 d时对燕麦田杂草的株防效为87.07%,鲜重防效为91.45%。与对照相比,增产幅度为437.47 kg/hm^(2),增产率为10.09%。【结论】揭示了植保无人机T30在燕麦田喷施480 g/L灭草松AS除草剂时的雾滴沉积分布规律及其在田间的除草效果,为植保无人机在农业领域的广泛应用提供数据支持和技术支撑。

植保无人飞机作业参数对雾滴在杧果冠层沉积分布的影响

植保无人飞机作业参数对无人飞机喷洒过程中的雾滴分布有显著影响,从而影响农药的利用率和病虫害的防治效果。为探究多旋翼植保无人飞机作业参数对杧果树冠层喷雾质量与效果的影响,以提高植保无人飞机施药的对靶高效沉积,本研究应用大疆T40型植保无人飞机采用正交试验对杧果树进行喷雾作业,对主要作业参数雾滴粒径(80、100、120μm)、作业高度(2.0、2.5、3.0 m)、作业速度(3.0、4.0、5.0 m/s)进行优选。结果表明:施药参数为雾滴粒径80μm、作业高度2.0 m、作业速度3.0 m/s时,植保无人飞机雾滴在杧果树各个冠层的雾滴沉积密度、覆盖率、雾滴均匀性等均显著大于其他处理组。雾滴沉积密度、覆盖率、作业高度与作业速度呈负相关。极差分析结果显示,雾滴粒径是影响杧果树冠层雾滴沉积密度的主要因素;作业高度是影响杧果树下层叶片正面与内层叶片背面雾滴覆盖率的主要因素;作业速度是影响杧果树上层叶片背面雾滴覆盖率的主要因素;其余各层叶片正面与背面的喷雾粒径是影响雾滴覆盖率的主要因素。植保无人飞机在杧果树冠层的雾滴分布差异性较大,影响雾滴均匀性的主要因素是雾滴粒径,其次是作业速度、作业高度。根据T40多旋翼植保无人飞机在杧果树冠层的雾滴沉积密度、雾滴覆盖率、雾滴均匀性结果综合得到植保无人飞机在杧果树上作业的最佳参数组合为雾滴粒径80μm,作业高度2.0 m,作业速度3.0 m/s,为小型植保无人飞机在杧果及其他类似果园空中喷洒作业提供指导。

助剂对植保无人机喷施雾滴沉积特性和棉蚜防效的影响

【目的】探明植保无人机喷施农药时添加助剂对雾滴沉积特性和棉蚜防治效果(防效)的影响。【方法】选用大疆T30植保无人机在棉花蕾期进行田间喷雾试验,比较添加6种助剂(牙克透、倍达通、植物三餐、农健飞、奇功和倍倍加)对39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂的雾滴粒径、密度、覆盖率和沉积量及棉蚜防效的影响。【结果】与不添加助剂的对照相比,添加6种助剂均能提高棉花上部、中部和下部叶片上的雾滴密度、覆盖率和沉积量。添加倍倍加、倍达通处理的雾滴粒径、密度、覆盖率和沉积量均较大,棉株上部、中部和下部叶片上的雾滴密度、覆盖率和沉积量均显著高于对照处理。添加6种助剂的各处理在药后1 d、3 d、7 d和14 d对棉株上部、中部和下部棉蚜的防效均高于对照处理,其中,添加倍倍加处理的防效最好,倍达通处理次之。【结论】添加助剂倍倍加和倍达通可改善雾滴沉积特性,对棉蚜具有较好的防效,对39%螺虫·噻嗪酮悬浮剂防治棉蚜具有很好的增效作用。

植保无人机喷施化学封顶剂不同作业参数对棉花冠层雾滴沉积的影响

为探索植保无人机化学封顶作业的雾滴沉积特征,本研究开展了添加助剂和无助剂的植保无人机不同作业参数的两组田间试验,每组采用两因素裂区试验设计,无人机作业高度为主区(2.0 m、2.5 m、3.0 m、3.5 m,以H1、H2、H3、H4表示),无人机飞行速度为副区(3 m s、5 m s、7 m s,以V1、V2、V3表示),测定棉花冠层上、中、下部叶片雾滴密度、雾滴沉积量和雾滴粒径特征,评价飞喷作业效果。结果表明1)上部冠层中,H2V2的雾滴密度最大,其次是H1V1,平均雾滴密度助剂组较无助剂组高21.78%;雾滴沉积量以H2V2最大,助剂组达0.3833μL cm^(2),无助剂组达0.2667μL cm^(2);H3V2、H4V1和H2V2的雾滴相对粒径谱宽度显著小于其他处理,且其助剂组的明显低于无助剂组;2)中部冠层中,H2V2的雾滴密度及雾滴沉积量最大,其次是H3V1,平均雾滴密度及助剂组雾滴沉积量较无助剂组高52.80%和123.12%;雾滴相对粒径谱宽度助剂组以H3V1最低,无助剂组以H4V3最低,其平均值助剂组较无助剂组低7.62%;3)下部冠层中,H2V2的雾滴密度最大,其次是H1V1,平均雾滴密度助剂组较无助剂组高69.10%;雾滴沉积量助剂组以H2V2最大,其次是H3V1,无助剂组以H1V1最大,其次是H2V2,其平均值助剂组较无助剂组低93.73%;雾滴相对粒径谱宽度助剂组以H2V1最低,无助剂组以H4V1最低,其平均值助剂组较无助剂组低9.10%;4)雾滴密度和雾滴沉积量随冠层加深而降低,雾滴相对粒径谱宽度则差异不大。冠层雾滴沉积总量以H2V2最大,助剂组达0.8343μL cm^(2),无助剂组为0.4221μL cm^(2),各部分雾滴沉积量CV值,助剂组以H2V2最小,无助剂组以H1V2和H2V2较小。综上所述,添加助剂且无人机作业高度为2.5 m、速度为5 m s时群体雾滴沉积量及均匀性最大,雾滴穿透性最强,可作为实际应用的参考。

浅析雾滴尺寸的取决因素及其对喷雾效果的影响

论述了雾滴尺寸大小的取决因素,分析了不同的雾滴尺寸对喷雾效果的影响,简介了目前几种既满足生物最佳粒径理论,又能解决雾滴漂移和沉降矛盾的新型喷雾法。

桶混助剂和剂型创新在农药雾滴飘移控制中的应用及研究进展

近年来,随着植保无人机施药技术的迅速发展,农药雾滴飘移引起的药害问题更加凸显。除了降低农药利用率,雾滴飘移还对周围环境造成污染,同时也危害人类健康。雾滴特性、药械参数和施药环境是影响农药雾滴飘移的重要因素,其中雾滴特性直接受到桶混助剂和农药剂型的影响。基于农药助剂和制剂研发应用过程中的理论积累和实践经验,笔者通过分析影响农药雾滴飘移的原因,综述了农药桶混助剂在农药防飘移技术中的研究进展,分析了农药剂型创新在防飘移技术中的潜在用途,并对该领域的发展前景进行展望,以期为通过筛选优良助剂和创新农药剂型来减少农药飘移、提高农药有效利用率提供参考和指导。

Mist CVD生长的雾滴迁移与早期沉积研究

第三代半导体材料α-Ga_(2)O_(3)因其超宽带隙(5.3 eV)和超高巴利加优值(6726)在制造高功率器件等电子器件方面更具优势。在α-Ga_(2)O_(3)的诸多生长方法中,Mist CVD简化了前体输运,是亚稳相薄膜较有前景的生长技术。针对早期雾滴分布会制约薄膜质量的问题,使用计算流体力学(CFD)对α-Ga_(2)O_(3)的水平热壁Mist CVD系统进行了多相流反应的瞬态数值仿真研究。基于雾滴迁移与气化模型,研究影响雾滴蒸发时间的因素,解释了雾滴迁移长度对初始外延质量和平均生长速率的作用。在影响α-Ga_(2)O_(3)薄膜生长分布的诸多变量中,对衬底温度、衬底位置及衬底角度等关键参数进行了优化。结果表明,26.5°的衬底角度、距离出口78 cm的衬底位置和550℃的衬底温度具有较好的雾滴迁移分布,是有利于薄膜成核生长的优化条件,为实际生长与制备提供生长参数。

基于CiteSpace的农药雾滴润湿展布研究进展可视化分析

为精准把握农药雾滴润湿展布领域的研究现状、热点及趋势,借助CiteSpace软件,基于CNKI和WOS数据库获得的近30年的文献样本,从发文量、国家、机构、作者、研究热点、演进趋势等方面进行可视化分析。结果表明:当前国内外关于农药雾滴润湿展布的研究均处于飞速发展阶段,年发文量呈现激增态势,2021年中、外文文献的发文量分别达到78篇和53篇,而且已形成稳定的核心作者群及发文机构,但各群体、机构间的合作关系较弱;在该领域,中、美是主要的研究国家,中国的发文量最多(109篇),但文献的影响力(中介中心性0.09)却远不如美国(中介中心性0.46);在研究热点方面,国内的研究侧重点在于探索喷施参数、雾滴行为分析、药剂选择组合等实践层面,而国际上的侧重点还包括研制新型农药物资、开发新型施药设备及技术等创新层面的研究;未来,与无人机施药技术相关的研究将会是该领域的研究热点。

风送喷雾辅助气流对雾滴粒径影响规律研究

风送喷雾技术被广泛运用在果园喷雾机研究中,辅助气流能够对雾滴进行二次雾化以进一步降低雾滴粒径。为进一步研究扇形喷头与辅助气流的角度和距离对雾滴粒径的影响,设计了一种喷头角度和喷头距离可调的喷雾装置,研究了喷头角度、喷头距离和喷雾压力对雾滴粒径的影响规律。结果表明:在辅助气流作用下,喷雾压力增大,雾滴粒径呈现降低趋势,但雾滴粒径均匀度先减小后增大;当喷雾压力0.3MPa、喷头角度10°~20°、喷头距离约为95mm时,雾滴粒径明显降低但雾滴粒径均匀度变大,雾滴粒径相对无辅助气流作用降低了10.35%。

植保无人机雾滴飘移测试试验台设计及飘移性能分析

目前,我国对植保无人机研究主要集中在药液雾滴沉积、喷头结构分布及机具性能优化等方面。而对植保无人机施药技术更加透彻的理论分析还处于初级阶段,对精准施药方面如喷嘴技术参数、飞行作业最佳高度还没有统一参数标准,缺少标准的施药技术和作业规范,在不规范的作业参数下,喷雾质量极易受到影响、导致药液雾滴飘移并对周边作物生长环境造成破坏。针对上述问题,建立了植保无人机雾滴飘移测试试验台,研究植保无人机喷雾流场中不同旋翼转速下风场风速、喷雾压力对雾滴飘移运动的影响,并总结植保无人机喷雾施药作业中旋翼转速和喷雾压力的自身性能参数对雾滴飘移的影响规律。研究结果可为国内植保无人机喷雾施药技术优化发展提供基础理论参考。

雾滴谱仪的标准粒子计数校准测量与反演

为了提高国产雾滴谱仪的雾滴粒子粒径测量准确性,采用标准粒子进行雾滴谱的散射响应测试,并用最小均方算法对实际测量的雾滴谱的散射响应信号进行了反演,通过理论分析与实验验证,取得了最小均方算法在不同标准粒子响应信号下的粒径反演数据。结果表明,最小均方算法对标准粒子分布的反演能够减小粒径的分布误差,使不同尺寸的粒子得到准确区分,尺寸区分精度可以达到1μm。该研究为雾滴谱仪的精度提升提供了参考。