小型植保无人机下洗气流场影响雾滴运动特性规律研究

为了研究小型无人机下洗气流场对雾滴运动特性的影响规律,以小型无人机为基础,采用Navier-Stokes(N-S)方程、realizable k-ε模型和Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations算法,对施药过程中的下洗气流场和雾滴离散运动进行了详细的数值模拟分析。研究分析无人机下洗气流的速度特性、雾滴沉积特性以及作业高度对农药沉积效果的影响。通过试验结果可知,模拟值与试验值的相对误差在20%以内,验证了下洗气流场数值模型的可行性。进一步模拟分析结果表明,在无人机喷药平台的影响下,下洗气流场在距离旋翼1 m处达到速度峰值。随着作业高度的增加,雾滴逐渐分散并扩散。雾滴主要分布在两个“气流引入区”和两个“气流导出区”,该分布特征有助于优化施药效果和提高农药的使用效率。根据分析结果,当无人机飞行作业姿态与地表保持平行,且将作业高度调整至0.8~1.0 m之间时,可显著提高农药沉积量,从而提高植保无人机的施药效果。本研究验证了下洗气流场数值模型的可行性,为小型植保无人机的对靶雾滴漂移及沉积研究提供了参考依据。

八旋翼植保无人机下洗气流对雾滴运动与分布特性的影响

多旋翼无人机由于其质量轻、操作灵活、飞行稳定等优势,已成为中国植保无人机市场上的主流机型。为探究多旋翼无人机旋翼气流分布特性及其对雾滴运动和沉积行为的影响,本文基于大疆MG-1P型八旋翼植保无人机的下洗气流场进行测定,并对比分析了旋翼气流对喷雾雾滴的速度、粒径和沉积分布均匀性的影响。结果表明,无人机旋翼下洗气流的强度伴随测试层高度的下降而降低,机体正下方的气流速度方向近似于竖直向下且呈现先增加后减小的趋势,位于机体两侧区域的气流呈现“先收缩、后扩张”的喇叭状,近地位置测试点L和M的气流方向均指向测试区域外侧斜下方,其与竖直方向的夹角分别为71.3°和81.5°。整体而言,无人机机身两侧旋翼下洗气流的速度和方向呈对称分布。在旋翼静止时,喷雾雾滴的沉降速度较慢,各测试层及测试点的雾滴速度均低于1 m/s。无人机悬停时,其旋翼风场极大地提高了雾滴速度,且雾滴速度分布特性与旋翼风场强度高度吻合。与旋翼静止相比,无人机悬停时产生的高速下洗气流可致使雾滴粒径增大。雾滴的沉积分布效果在距离地面20 cm处最好,其在旋翼静止和悬停条件下的平均沉积量分别为4.69μL/cm^(2)和5.85μL/cm^(2),沉积量的变异系数分别为51.81%和36.87%。无人机旋翼下洗气流可有效提高喷雾雾滴的沉积量和分布均匀性。本研究可对多旋翼植保无人机下洗气流优化、雾流场与气流场的耦合以及提高喷雾液的利用率和分布均匀性提供参考。

多旋翼植保无人机悬停下洗气流对雾滴运动规律的影响

多旋翼植保无人飞机在农药喷洒和授粉作业等相关领域已开展广泛应用,但存在风场分布不明晰导致的分布不均问题。针对六旋翼植保无人飞机,结合雷诺平均N-S方程及Realizable k-ε湍流模型,建立了下洗气流三维数学模型,风场测试及非定常计算表明特征点z向速度的测量和模拟值相对误差在9%以内,验证了风场数值计算的可靠性;在机翼旋转诱导及外界气压的挤压下,下洗气流纵向主截面呈现出"收缩-扩张-再收缩"现象;"旋翼间干扰"使得下洗风场湍流效应明显,横截面的旋翼间区域出现了气流"引入"及"导出"区。引入雾滴离散相,并对连续相进行动量、能量方程修正,建立喷头含雾滴离散相的两相流模型,结合喷头喷幅试验来验证了该两相流模型计算雾滴运动轨迹的有效性;结果表明,粒径越小,雾滴水平方向分速度衰减越快,喷幅越小;雾滴粒径越大,竖直方向的最终分速度越大。建立了六旋翼植保无人飞机悬停条件下含雾滴离散相的三维两相流模型,计算分析表明,雾滴主要分布在"旋翼间干扰"明显的3个"引入区"、3个"导出区",下洗区内侧雾滴群交织,外侧大雾滴周向水平行程更大进而分布在外围;当雾滴粒径小于200?m时,雾滴运动范围无法覆盖全部的"引入区",雾滴多分布在下洗区中心;当雾滴粒径大于250?m时,雾滴运动区域逐渐覆盖所有"引入区"、"导出区"。该研究可为飞行施药过程中迎风气流、下洗气流、瞬时横风耦合风场扰动下雾滴的漂移、沉积研究提供参考。

旋翼下洗气流对红外抑制器性能的影响研究

利用地面模拟试验件实验研究了直升机旋翼下洗气流对红外抑制器气动及红外隐身性能的影响。结果表明,旋翼下洗气流对红外抑制器的气动性能、特征温度、红外辐射等都有明显的影响。旋翼下洗气流速度的增加,将造成红外抑制器的引射系数降低,出口气流温度升高,出口气流温度分布均匀度增加,并使整流罩及外套特征温度迅速增加。存在一个最佳旋翼下洗气流速度,使储物仓特征温度最低。最终,使得在模拟悬停状态下,考虑和不考虑旋翼下洗气流相比,3～5μm的平均红外辐射强度大约增加35%。

环境风速对六旋翼无人机下洗气流和雾滴沉积影响研究

小型多旋翼植保无人机存在农药飘移、雾滴沉积不均等问题,为此本文结合RANS方程、SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法,对耦合六旋翼植保无人机下洗气流场和喷雾雾滴的两相流场进行数值模拟计算,探析环境风速对无人机下洗气流和农药雾滴沉积的影响。机身下方空间点风速试验和模拟值相对误差在15%以内,验证了数值模型的准确性。数值模拟结果表明:植保无人机飞行作业时,来流造成无人机下洗风场出现漩涡,来流速度对机身正下方流场的影响大于其对旋翼正下方流场的影响;侧风造成无人机下洗风场出现较大漩涡,下洗风场稳定性降低;两侧旋翼正下方对称布置喷嘴提高了雾滴沉积均匀性,来流造成雾滴卷积,雾滴飘移量随着来流速度提高而增大。综合各因素,无人机喷嘴应在旋翼下方对称布置,在小型六旋翼植保无人机实际作业时,无人机作业方向需要与外界环境风向保持平行,同时在晴朗环境下施药作业,从而降低雾滴飘移,提高农药利用率。

利用喷管引射和旋翼下洗的红外抑制器特性研究

在波瓣引射器一次引射掺混后,提出利用旋翼下洗气流对弯曲混合管排气进行二次强迫混合的红外抑制器结构,并对该红外抑制器进行了有关流动混合特性的实验和数值研究,获得了主流和引射气流、下洗气流相互混合过程中,混合管内部及抑制器出口处的温度场和压力场等相关信息,以及表征引射-混合系统总体性能的引射系数等参数。结果表明:引入下洗气流可以改善出口分布的不均匀性,经过波瓣喷管引射器泵吸周围空气掺混冷却和利用旋翼下洗气流进行二次冷却,可以有效使排气温度降低50%。

烟塔合一排烟方式中下洗过程的浓度分布

利用德国AUSTAL2000模型系统中的下洗模块和采用烟塔合一排烟方式的某热电厂源强资料,对各种条件下的下洗过程中的各污染物浓度进行模拟计算。结果表明:对于烟塔合一排烟方式,选取不同的风速及不同的冷却塔几何参数,模拟得到的下洗过程中的空中及地面浓度差别较大。对于本案例中的110 m高的冷却塔,随着环境风速的逐渐增大,下洗过程产生的高空和地面浓度最大值均逐渐减小;而且高空最大浓度值的位置离地面的高度逐渐降低,离冷却塔的水平距离逐渐减小。当冷却塔的高度增加到130 m,而其他参数不变时,则高空和地面的浓度变化规律没有变;但随着冷却塔高度的增加,高空和地面浓度最大值均呈减小趋势。当冷却塔出口内径由50 m增加到60 m而其他参数不变时,随着环境风速的增大高空和地面的浓度变化规律没有变;但高空和地面浓度最大值的位置与冷却塔的水平距离均有所增加。

旋翼涡尾流与下洗流场的计算方法

以重点考察旋翼尖涡的运动为目标来构想一种悬停和前飞旋翼涡尾流的理论计算方法 .首先从预定的广义尾流入手 ,并引入尖涡涡核作用的半经验修正 ,对旋翼的自由尾流进行计算分析 .然后在环量收敛与尾迹收敛的条件下 ,计算拉力以满足拉力收敛准则 .之后 ,作为本方法的工程应用 ,文中给出了计算的旋翼沿火箭发射线的下洗速度分布并作了简单分析 .从理论上说 ,文中所发展的方法可以为进一步研究尖涡的生成模式与涡核结构所应用 。

考虑烟道口下洗的动量烟云抬升简单积分模型

在分析、研究烟道口下洗现象物理特性的基础上，提出用涡对模型来计算由于下洗引起的烟云向下位移量，并考虑布里吉斯公式，得出了一个全新的动量烟云抬升简单积分模型，大大增加了普通烟云抬升模型的适用范围和计算结果的准确程度．

单旋翼油动无人施药直升机悬停状态下风场下洗气流分布规律研究

无人施药直升机,具有机动灵活、无需专用起降场地、对飞行空域要求低等优点,在我国航空植保中已经初步得到应用。相关文献中通过实验证明,单旋翼无人直升机施药装备进行水稻、玉米等病虫害的防治,在旋翼产生的下洗气流的辅助作用下,药液的沉积率和穿透率都大大提高,尤其是在水稻生长分蘖期和玉米生长穗期(封行)以后,防效优于常规地面机具。风场的有效覆盖范围、下洗气流风速的大小,对机载施药装备的装配布局以及施药效果有着直接的影响。该文采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),对油动单旋翼直升机悬停状态时5、6、7m高度下的旋翼所产生的风场进行了模拟分析,重点研究了风场中对农药喷洒作业过程中主要影响雾滴沉积分布的下洗气流分布规律,并设计了一套农用无人机风场测量装备,并以单旋翼油动无人机为测试对象,对旋翼产生的风场进行了测试验证。试验中,将无人机升至距离地面5、6和7m,采用"米-环形放射状布点法",纵向(Z轴向)、径向(从原点O至与Z轴垂直面上的测量点)均以主旋翼中轴和地面相交处为圆心、0.5m为一步长,径向以45°夹角分隔测量8个方向,垂直向和径向布置测量点,测量范围以主旋翼中轴为圆心、旋翼旋转覆盖面为主。以5m高度时风场下洗气流风速数据为例进行了充分讨论,模拟结果和试验测量结果显示:随着高度的增大同一纵向剖面上风速变化总体趋势是由大变小再迅速变大,并在1m左右高度处出现下洗气流风速极小值区间,在2m左右高度处出现下洗气流风速值极大值区间;随着径向距离的增加同一径向上风速变化总体趋势是先由小变大,再由大变小,下洗气流最大测量值为11.37m/s,风速值较大区间为径向0.5~1.5m之间;接近地面(高度0.5m处)的风速变化规律不明显。对8个方向5个测量高度的试验数据进行标准差对比,结果表明标准差总体不大于0.6m/s;以测量数据为依据,计算了模拟数据与测量数据间的误差,结果表明整体最大相对误差限介于0.3~0.7之间,验证了模拟数据的可信度;结合模拟数据和实验测量数据,采用高次多项式拟合,测量高度超过1m以上时,多项式拟合决定系数R2达到或超过0.75,说明拟合方程具有参考价值,0.5m以下测量高度,多项式拟合决定系数R2值较小,介于0.4~0.7之间不等。研究将为单旋翼无人机航空施药提供优化依据。

建筑物下洗效应的模拟试验分析

按照有建筑物和无建筑物存在两种情况,针对西安市某一污染源使用CALPUFF模式进行了数值模拟试验分析。结果表明:模拟时段,无建筑物存在时近地面污染物小时质量浓度最大值为10.80 mg/m3,而有建筑物存在时近地面污染物小时质量浓度最大值为17.24 mg/m3。有下洗效应与无下洗效应污染物日均质量浓度之比:平均值为5.8,最大达104.2。可见,建筑物的下洗效应对大气污染物的扩散有着十分重要的影响,在实际的大气质量预测评价工作中应充分考虑建筑物下洗效应。

无人机果树施药旋翼下洗气流场分布特征研究

植保无人机悬停果树施药时的旋翼下洗气流场分布对雾滴空间运动和在冠层内部的附着、穿透有重要影响。该文基于计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)方法,结合RNGκ–ε湍流模型、多孔介质模型和滑移网格技术,通过构建虚拟果园,对六旋翼植保无人机悬停果树施药时的下洗气流流场进行数值模拟,分析在无人机不同悬停高度、不同果树生长阶段和不同自然风速下的气流场分布特征,并进行标记点下洗气流速度测试试验。研究结果表明:1)自然风速大于3m/s时,旋翼下洗气流速度已淹没于环境自然风速中,不再满足植保无人机悬停施药作业条件;2)自然风破坏了旋翼下洗气流的中心对称状态,向下风方向出现后扬,且随着自然风速和悬停高度的增大,后扬距离随之增大;3)与无自然风状态比较,果树生长时期对其喷头处速度分布影响不显著,主要受自然风影响,且竖直向下的z向气流占主体地位,对雾滴的对靶运输起主导作用,应将喷头安装于可使雾滴获得较大z向速度的旋翼正下方0.2m处附近;4)无人机悬停位置沿逆风方向调整后,冠层内部上、中、下层气流平均速度较调整前分别由1.36、0.80、0.81m/s增大至3.04、2.37、1.63m/s;上、下层速度分布变异系数分别由74.26%、35.80%降至45.39%和22.70%,中层略有增大,总体利于实现对靶喷雾。试验结果表明,标记点下洗气流速度测量值和模拟值之间具有较好的一致性。该文可为动态环境条件下植保无人机悬停果树施药的对靶喷雾自适应控制技术研究提供参考。

基于Porous模型的多旋翼植保无人机下洗气流分布研究

植保无人机进行果树施药时,果树冠层周围及内部的下洗气流时空分布对雾滴的附着和分布有重大影响,为明确无人机下洗气流时空分布规律,针对六旋翼植保无人机,结合RANS方程、RNG k-ε湍流模型、Porous模型、滑移网格技术及SIMPLE算法,建立了六旋翼植保无人机悬停施药下洗气流时空分布的三维CFD模型。数值模拟结果表明:无果树时,旋翼下洗气流近似呈"圆柱形"向下发展,到达地面后形成地面铺展,在旋翼正下方0. 6～1. 7 m区域内出现速度范围为3. 0～4. 0 m/s的"Z方向(竖直向下)速度稳定区";有果树时,冠层对旋翼下洗气流有明显的阻挡作用,不再出现"Z方向速度稳定区"。以本文模拟的3棵果树为例,Ⅰ号果树冠层周围气流从冠层上半部区域开始呈"圆锥形"向下发展,以一倾斜角发展到地面形成小范围地面铺展,地面铺展末端出现近地面卷扬,Ⅱ、Ⅲ号果树冠层周围气流卷扬严重,在计算区域内无明显地面铺展;旋翼中心正下方Z方向速度最大接近8 m/s,随着冠层压力损失系数的增大,旋翼中心正下方Z方向速度衰减加快,同时旋翼气流向四周产生扩散;计算冠层内部Z方向最大速度衰减比发现,除Ⅲ号果树冠层下半部,无果树和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号果树冠层内部Z方向最大速度衰减比依次增大。试验表明,无果树时旋翼正下方0. 3、0. 8、1. 3、1. 8 m处和近地面2. 3 m处试验值与模拟值的相对误差分别在10%以内和不大于25%,总体拟合优度0. 984 6,数值模拟准确;试验果树与模拟果树冠层内部的气流速度分布规律具有很好的一致性。

四旋翼轴距对下洗气流聚合及抗风扰能力的影响

旋翼轴距对下洗气流的聚合流动有重要影响。依据下洗气流形成过程,研究下洗气流与涡团挤压效果和涡干涉下洗气流低压聚合效应,并定义了旋翼下洗气流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型与滑移网格计算方法,并进行风速试验验证,探究多旋翼下洗气流间的聚合流动特性并分析下洗气流在不同聚合程度下的抗风扰能力。结果表明:多旋翼间隙内近地涡团的压缩是下洗气流间发生聚合现象的关键特征,下洗气流聚合现象使下游气流速度分布更加均匀,提高气流流动的稳定性。悬停状态下,旋翼距径比为1.1至1.4范围时,旋翼距径比越高,聚合程度越低。气流聚合现象有利于抵抗前飞来流的干扰,但前飞速度超出某一临界值时,下洗气流向下的流动形态被破坏,聚合现象对来流风扰的抵抗作用被削弱。

不同飞行参数下八旋翼植保无人机下洗气流场对雾滴沉积分布特性的影响

近年来,应用植保无人机防治农业有害生物已成为中国植保机械发展的一大新亮点。无人机旋翼提供飞行升力的同时具有下洗气流场,低空低量施药作业雾滴沉积分布质量优劣与旋翼下洗气流场的作用密不可分。为探究植保无人机旋翼下洗气流场对喷雾效果的影响,本研究以当前植保无人机主流机型——"X型"布局八旋翼无人机为研究对象,采用实际作业测试方式,利用微气象测量系统测定无人机飞行状态下旋翼下方不同水平位置下洗气流场风速,同时采用诱惑红示踪剂水溶液代替农药喷雾获取喷雾沉积分布情况,重点对下洗气流场分布实测结果进行可视化分析,包括不同飞行高度、不同速度下旋翼下洗气流场分布特性与雾滴沉积分布特性以及二者的相互关系。测试结果显示:八旋翼植保无人机飞行过程中随着飞行速度加快(1.0~6.0 m/s)和飞行高度升高(1~2 m),冠层位置X、Y、Z三向下洗气流场总体表现为气流强度由强到弱、分布状态由集中到分散的变化趋势;X方向气流来源于下洗气流与外界空气相互作用产生的卷扬气流,对喷施雾滴的作用为逆飞行方向;Y方向为下洗卷扬气流以及地面效应共同作用的结果,对雾滴的作用为垂直于航线朝向两侧;Z方向为下洗气流竖直向下方向分量,对雾滴下降沉积具有直接促进作用;飞行速度与下洗气流场范围内风速峰值(P<0.05,r=-0.836)和有效喷幅内平均沉积量(P<0.05,r=-0.833)均表现出显著负相关;在飞行速度为1.0 m/s和3.0 m/s时,雾滴沉积量与下洗气流场风速均呈现极显著正相关关系(P<0.01,r>0),即垂直地面方向的下洗气流场越强,有效喷幅内沉积的雾滴越多;速度加快至6.0 m/s,风速显著降低,气流场对雾滴沉积的促进作用逐步消失(P>0.05)。因此,植保无人机作业时飞行速度不应设置超过6.0 m/s,避免因下洗气流场作用减弱而导致雾滴损失。本研究结果可为改善低空低量施药作业质量和无人机田间作业规范的制定提供技术参考和支撑。

植保无人机下洗气流对作物冠层作用规律研究

植保无人机作业过程中,旋翼下洗气流不仅会对雾滴沉积效果产生影响,还会对作物冠层产生扰动作用。揭示冠层扰动区域的特点,有助于理解无人机作业特征,可为优化雾滴沉积效果和施药系统提供理论依据。本文通过航拍方法和机器视觉技术研究了无人机下洗气流对作物冠层的影响。结果表明:单旋翼和多旋翼无人机下洗气流所引起的作物冠层扰动区域特征有明显差异。悬停时,单旋翼无人机的冠层扰动区域呈环状,面积较大;多旋翼无人机呈圆形,面积较小。作业时,因受机身不对称结构影响,单旋翼无人机前进和倒退两种飞行姿态的冠层扰动区域特征有所不同,前进时,冠层扰动区域面积小且不规则,倒退时,扰动区域面积较大且呈U状分布包裹机头;多旋翼无人机2种飞行姿态下冠层扰动区域面积和形状基本一致。作业速度对冠层扰动区域特征有显著影响。速度低时,扰动区域较为集中,呈近似椭圆形分布,植株摆动剧烈;速度高时,下洗气流扫掠而过,扰动区域呈长条状分布,植株摆动很小。当P20型植保无人机速度为3、4、5、6 m/s时,冠层扰动区域平均滞后距离分别为1.77、2.71、3.61、4.31 m。扰动区域滞后距离和无人机飞行速度成正比,对两者关系进行回归分析,得出决定系数R^2为0.8754。此外,速度越大,下洗气流对自然风的抵抗作用越弱,冠层扰动区域位置不稳定,不利于抑制雾滴漂移。

大数据时代下洗钱风险侦测

洗钱,是指通过货币转换来掩饰其非法来源的过程,或者通过金融体系转换货币或其他资产以达到掩饰他们非法来源的目的。恐怖融资,是指利用金融系统为恐怖活动融资的过程,它既要掩盖资金来源也要掩盖资金用途。

机臂内倾角对多旋翼植保无人机下洗气流的影响及规律分析

植保无人机机臂内倾角可提高无人机飞行及悬停中的稳定性,是影响旋翼风场分布规律的因素之一。该研究以六旋翼植保无人机为试验对象,基于雷诺平均N-S方程、RNG k-ε湍流模型等,通过ANSYS Fluent分别建立具有0°、2°、4°、6°、8°机臂内倾角的六旋翼植保无人机三维计算流体动力学(CFD)模型,对无人机下洗气流流场进行数值模拟,分析无人机不同机臂内倾角的气流场分布特性;在此基础上,通过标记点进行了下洗气流速度测试试验。仿真分析表明:无人机悬停状态时,相比于机臂内倾角为0°的情况,多旋翼无人机机臂内倾不会引起下洗气流在时间维度上的显著差异,3 s时下洗气流在地面铺展开并趋于稳定;下洗气流从旋翼正下方形成后,向无人机中轴线方向倾斜收缩,从0°到8°,随着内倾角增大,下洗气流向中轴线方向倾斜收缩趋势减弱,8°时下洗气流已无收缩趋势,沿竖直方向垂直向下流动至地面;随着内倾角增大,气流速度线性衰减幅度也会增大,0°和8°情况下衰减幅度相差1 m/s。此外,不同机臂内倾角下,旋翼中心正下方和“引入区”的下洗气流速度变化规律和变化节点基本一致,“导出区”气流速度变化规律相似,但变化节点的位置不尽相同;“引入区”气流速度明显大于“导出区”气流速度,气流速度在空间分布的差异会对雾滴沉积均匀性产生影响。采用微型无线风速采集系统开展了各测量点下洗气流竖直方向速度分量的测试试验,风速采集系统测量误差小于0.3 m/s且一致性好;试验表明旋翼正下方1.1~2.3 m高度处和近地面0.2~0.8 m高度处各测量点试验值与模拟值的平均相对误差分别在10%和20%以内。仿真与试验结果为植保无人机的结构设计与优化提供研究基础。

燃煤电厂湿烟囱烟羽下洗治理研究及应用

为有效解决燃煤电厂烟囱烟羽下洗和顶口结冰问题,采用CFD流体仿真技术获得了烟羽下洗发生的条件和形式,模拟了排烟筒加高、挡风板设置、烟囱外筒壁面处理3种方案的治理效果。根据模拟结果优化了烟囱顶口结构,开发了DFG-SPD防烟羽下洗装置。应用效果表明:烟羽下洗现象得以消除,烟囱顶口结冰问题得到彻底解决。

海珠：打掉7家地下洗水厂

3月12日上午，海珠区环保局组成近百人的联合执法队，兵分两路，对赤沙涌沿岸违法经营印染、漂染、洗水的企业实行专项打击，当场查处了“永兴洗水厂”、“广隆洗水厂”等7家地下洗水企业。这次被查处的7家洗水企业均未办理工商注册、没有通过环保审批，更没有污染治理设施，生产废水未经处理就直接排放，严重污染水环境。针对其环境违法行为，环保部门在查实其环境违法事实后，当场作出立案查处决定，并向其发出《行政处罚听证告知书》和《责令停止生产通知书》。