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。

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。

植保无人机雾滴飘移测试试验台设计及飘移性能分析

文章介绍了植保无人机在农业领域的应用,针对雾滴飘移问题,设计了一种雾滴飘移测试试验台,并对其进行了性能分析。通过该试验台的建立,可以评估无人机植保系统中雾滴飘移的影响因素,并提出相应的改进措施。试验结果表明,该测试试验台具有较好的精确度和可靠性,可为无人机植保技术的发展提供支持。

农药雾滴飘移控制技术研究进展

农药雾滴飘移是造成环境污染、农药流失、农药有效利用率低的一个重要原因,分析影响雾滴飘移的主要因素,研究农药雾滴飘移机理,不仅可以为控制雾滴飘移的喷雾部件的研究提供理论依据,同时对提高农药的施药效果,减少农药飘失,增强环境保护都具有重要的现实意义。该文分析了当前国外控制农药雾滴飘移的先进技术及喷雾部件的研究现状。通过分析中国农药使用现状及存在问题,提出在中国要有效控制雾滴飘移,除了采取合适的施药方法,还应进一步加强农药雾滴飘移控制技术及喷雾部件的研究。

风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析

航空喷雾作业受侧风的影响容易产生雾滴的随风飘失,影响喷雾效果。对影响雾滴飘移行为的相关因素进行了分析,运用在三维坐标系中建立的雾滴运动方程,获得了雾滴在侧风作用下的飘移预测模型,通过计算可以预测雾滴在侧风作用下的飘移距离。利用风洞通过雾滴浓度测试方法进行了不同气流条件和喷雾条件下的雾滴飘移规律的试验研究,并通过线性回归模拟法计算获得雾滴在风洞试验条件下的实际飘移距离。试验结果显示,随着气流速度增大,雾滴飘移距离明显增加,小于200μm的雾滴在侧风作用下更容易发生飘移;对于雾滴粒径在250μm以上大雾滴虽然也会沿风洞下风方向发生飘移,但其垂直方向的动能也比较大,因而飘移距离比较短。通过分析比较了试验计算的雾滴飘移距离与运动模型得到的雾滴飘移距离预测值,雾滴飘移随雾滴粒径和气流大小的变化规律的结果比较吻合,雾滴运动模型作为雾滴飘移行为的显性表达式是可行的。

喷雾参数间互作效应对农药雾滴飘移的影响

为了了解喷雾参数间互作效应对农药雾滴飘移的影响,建立了风速调节是0~6m/s的低速风洞,采用碳纤维棒收集垂直方向和水平方向上含荧光素钠的雾滴,由荧光分光光度计测定了收集杆上的荧光素钠的含量,利用SPSS软件进行分析.结果发现:雾滴飘移沉积与喷头类型、压力、喷雾介质、风速密切相关,影响雾滴飘移沉积的喷头结构参数和操作技术参数因素次序依次为风速、喷头类型、喷雾介质、压力.喷雾参数之间存在互作效应,喷雾介质与喷头类型、风速与喷头类型、风速与喷雾介质、喷雾介质与喷头类型与风速之间的互作效应较显著,其余喷雾参数之间的互作效应不显著.随着垂直高度和水平距离的增加,雾滴的沉积减少,随着喷雾压力和风速的增大,雾滴飘失严重,为了减少飘移,在实际田间喷雾作业时,要注重风速的选择.防飘移助剂Greenwet720有效地控制了雾滴的飘移沉积,表面活性剂Greenwet X-100增大了雾滴的飘移沉积.研究喷雾参数对雾滴飘移的互作效应的机理能减少雾滴飘移,提高施药的作业效率、增强病虫害防治效果、减少环境污染,对农业生产具有重要的理论和现实意义.

喷杆式喷雾机雾滴飘移测试系统研制及性能试验

为了测试并分析雾滴的实时飘移情况及飘移分布规律,该文研发了一套雾滴飘移测试系统,用于研究不同喷雾设备喷雾时产生的雾滴飘移特性并评价其飘移潜力。依照国际飘移分级标准ISO 22369-2-2010,在室内环境条件下对喷杆式喷雾机上6种扇形雾喷头的雾化性能参数进行了测试,对其飘移特性进行了对比试验并评价其飘移潜力dPV。结果表明:喷头与工作压力对飘移潜力影响显著(P<0.05)。喷雾压力为0.3 MPa时,常规喷头XR110-04的飘移潜力最高,为33%。ID、IDK等气吸式喷头飘移潜力明显小于常规喷头(P<0.05)。Lechler ID120-025喷头的飘移潜力最小,仅为6%。提高喷雾压力会使飘移潜力变大。研究结果可为减少雾滴飘移的施药技术研究与飘移分级的制定提供参考。

转子喷头的雾滴轨迹及雾滴飘移性能

在干旱少雨地区 ,大喷量农药喷洒方法会受到缺水的限制。采用转子式低量喷雾方法能使雾滴均匀分布 ,但由于转子喷头特殊的雾型 ,雾滴相对压力式喷头更容易飘移。对转子喷头雾滴的初速度和空间轨迹进行分析 ,说明了雾滴容易飘移的原因 ;通过与标准扇形喷头的对比试验 ,定量分析了转子喷头雾滴的分布特性。试验结果表明 :转子喷头不适于对靶喷雾 ,但它的这种特性非常适合于低量或超低量喷雾 ;在微风环境下 ,转子喷头具有喷量小 ,喷幅宽和雾滴均匀性好等特点 。

固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移规律研究

为了研究固定翼飞机喷雾作业雾滴飘移的规律,针对GP-81A航空喷头的3~#、4~#、5~#喷嘴,以农用航空常用的Y-5B飞机为平台进行航空喷雾作业试验,采用采样杯采样方法,通过改变雾滴粒径、航高、侧风风速3个因素开展雾滴的飘移沉积试验研究。通过SPSS软件对试验结果分析可知,3个因素对雾滴飘移均有显著性影响,对沉积量的影响权重大小为:雾滴粒径>侧风风速>航高;通过回归方程估算出不同试验条件下总沉积量的大小,进一步分析了3个因素对沉积量大小的影响;根据拟合结果及比较分析综合来看,当喷头型号为5~#,航高为5 m,侧风风速为1.5 m/s时作业喷洒效果最佳;通过AGDISP对不同雾滴粒径条件下雾滴的飘移轨迹及沉积量进行模拟分析,验证了雾滴粒径对航空喷雾飘移的显著影响。研究结果可为固定翼飞机实际喷洒作业中减少雾滴飘移、提高农药使用效率提供了科学依据。

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。

喷雾助剂对雾滴粒径、抗蒸发及植保无人机喷施雾滴飘移的影响

为明确喷雾助剂对植保无人机喷施的影响,通过室内试验测定不同喷雾助剂添加后溶液表面张力、黏度、雾滴蒸发抑制性能的变化,并通过田间试验评估喷雾助剂对植保无人机喷施后雾滴飘移的影响。结果表明:喷雾助剂溶液显著降低溶液表面张力、增加其黏度。利用液力式SX喷头喷洒,添加迈飞®、DS10870、倍达通®3种喷雾助剂显著增加雾滴体积中径DV_(50),并降低雾滴粒径小于150μm的小雾滴的比例;所有助剂经IDK喷头喷洒后DV_(50)全部降低,小雾滴的比例反而增加。悬滴法测定显示,植物油类喷雾助剂倍达通®具有最佳的雾滴蒸发抑制率,为60.3%。田间植保无人机喷施试验表明,植物油类喷雾助剂倍达通®具有显著抗飘移效果。与清水相比,添加该助剂可使累积飘移率降低5%—10%,90%累积飘移位置降低4.8—6.4 m。试验结果可对植保无人机喷洒助剂的选择提供理论依据,为进一步研究新型喷雾助剂、喷头及减少雾滴飘移提供数据支持。

植保施药机械喷雾雾滴飘移研究进展

中国农药产品80%以上通过喷雾方式施用,药液从喷头到靶标作物过程中产生的随风飘移和蒸发飘移是农药造成人畜健康风险、生态环境破坏的重要因素之一。随着航空施药技术的发展,解决或减少喷雾雾滴飘移的问题成为施药技术研究的重点和热点。基于此,本文分别从喷雾雾滴(尺寸分布、黏度、表面张力、蒸气压、挥发性、密度等)、喷雾模式(喷头类型、喷雾速度和高度、喷施方法)和外界条件(风速、风向、温度、湿度、气流等环境条件和操作人员技术水平等)等方面系统分析了产生雾滴飘移的主要原因;同时详细综述了采用田间试验、室内试验、计算机模拟及新型测试技术测定喷雾雾滴飘移的优点及局限性,针对植保无人飞机施药,提出应通过室内测定、田间试验与计算机模拟相结合的方式开展雾滴飘移研究。在此基础上分析并总结了从改变雾滴的运动方式、理化性质等方面直接控制和从田间布局间接控制的喷雾雾滴飘移风险控制技术。

植保无人机喷洒作业雾滴飘移的质点运动学分析

为了研究雾滴飘移对植保无人机喷洒作业质量的影响,基于多相流理论和质点运动学方法,对植保无人机喷洒的雾滴其受力和运动轨迹进行了理论分析与数学建模.在对近地面层和层流副层风速进行假设的基础上,即假设风速测量高度范围内的风速近似为线性函数分布,进行方程耦合迭代求解,分析了雾滴直径、飞行高度、飞行速度大小和航向、风速大小和风向、雾滴初始速度大小和方向对雾滴飘移的影响.进一步讨论了各因素之间耦合作用对雾滴飘移的影响,得到雾滴飘移浓度分布情况.结果表明:风速和风向对雾滴飘移距离影响较大;雾滴飘移距离和初始速度角度呈二次函数分布,在所给条件下经计算得出初始速度角在20°左右飘移距离最近;雾滴飘移主要集中分布在喷嘴周围,并且呈散射状分布.

单旋翼植保无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响

为研究单旋翼植保无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响特性,基于格子玻尔兹曼(Lattice-Boltzman,LBM)方法的自适应细化物理模型,对单旋翼无人机的旋翼流场进行了数值模拟。通过改变无人机喷杆的垂直距离和喷头在旋翼下方的位置,研究了不同飞行速度下,无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响规律。为捕获到不同粒径的雾滴在无人机下洗流场中的运动轨迹,采用基于拉格朗日离散相粒子跟踪法模拟了雾滴的运动轨迹。为验证数值模拟的准确性,进行了试验验证,研究结果表明:当无人机飞行速度大于3 m/s时,机身后方开始出现螺旋型尾涡,且飞行速度越大、飞行高度越高,尾涡向机身后方的扩散距离越远;当飞行速度为5 m/s、飞行高度为3 m时,38%的雾滴因螺旋尾涡而造成空中飘移,其中粒径小于100μm的雾滴约占总飘移雾滴数的80%;喷杆距离主旋翼的高度对雾滴因翼尖涡流造成的飘移影响不明显,但喷头的位置越靠近主旋翼的边缘,雾滴越容易被翼尖涡流卷吸。

喷雾机风幕系统雾滴飘移分析及结构优化

目前,高地隙喷雾机被广泛应用在大田作业中,在喷杆上方加装风幕系统可有效降低农药雾滴的飘失率,从而提高农药的利用率。为此,基于CFD软件,采用离散相模型对雾滴在不同水平风速(0、1、2、3m/s),不同喷头上游压力(0.3、0.7、1MPa)、不同喷施高度(0.5、1、1.5、2m)下的雾滴飘失进行了数值模拟研究。仿真结果表明:雾滴沉积分布在无任何因素干扰下呈圆环分布,当高度为0.5m时,即使水平风速为2m/s,雾滴飘失效果也较不明显,随着水平风速和喷施高度的增加,雾滴飘失逐渐增加;当喷头高度为2m、自然风速为3m/s时,一部分雾滴已飘离计算区域,增大喷头压力则能有效降低雾滴飘移,原因是喷头压力能够给雾滴较大的初速度,协迫雾滴向下运动,以补偿水平风速带来的飘失。通过加装导流板优化风幕结构,采用ANSA软件对风幕结构进行前处理、Fluent计算及后处理,结果表明:出口气流流速横向分布较为均匀,加装导流板的方案可行。实际作业中,应当根据实际情况合理选择喷施高度、压力,并应考虑风幕辅助气流细化雾滴和雾滴触叶反弹,可能对不同农作物防治效果造成的影响。

雾滴飘移预测试验研究

为了提高农药的使用效率和雾滴飘移预测的准确率,针对多因素对飘移距离和飘移量的影响进行比较分析,明确了包括4种喷头、低速风洞系统和喷雾系统的试验设计。首先,采用CFD数值模拟技术开展雾滴飘移规律的研究,且初步了解气流速度、喷头高度及雾滴粒径对于雾滴飘移规律的影响;然后,利用水敏纸的采样方法、iDas Pro的数据分析方法及试验区域雾滴飘移量占比计算方法进行分析计算。在试验方案中记录了试验条件,对喷头粒径进行了标定,且合理布置水敏纸,根据正交表的试验方案进行了基于风洞的雾滴飘移试验,分别得到不同气流速度、喷头高度、雾滴粒径的情况下,距离地面高度不同时的雾滴飘移量占喷施总量的百分比,以及沿着顺风方向和喷头之间的距离不同时的雾滴飘移量占喷施总量的百分比。通过逐步回归分析建立了包含气流速度、喷头高度、雾滴粒径在内的基于风洞的雾滴飘移距离的多元线性回归模型和雾滴飘移量的多元线性回归模型。模型具有良好的拟合性能和可行性,可为雾滴飘移的预测及分析提供依据。

静电喷雾雾滴飘移相关影响因素及烟用喷雾罩减飘试验研究

为了研究静电喷雾雾滴飘移规律,减少喷杆静电喷雾雾滴飘移潜力,以水敏纸雾滴飘移测试框架为采集方法,进行雾滴飘移田间试验,定量分析了2种烟株高度(0.2、0.4 m)与3种喷雾速度(0.4、0.6、0.8 m/s)条件下,3种侧风区间(0.1~0.4、0.5~0.8、0.9~1.2 m/s)对静电喷雾雾滴飘移潜力与烟用喷雾罩减少雾滴飘移效果的影响。结果表明:侧风风速1.0 m/s、喷雾速度0.4 m/s条件下,烟株高度为0.2 m时与0.4 m时相比,雾滴飘移潜力增幅最大为97%;烟株高度0.2 m时,侧风风速与雾滴飘移潜力极显著相关(P<0.01);侧风风速与雾滴飘移潜力的二次函数拟合决定系数大于0.93;风速0.6~1.0 m/s条件下,烟用喷雾罩减飘效果显著,雾滴飘移潜力减少率为72%~88%;喷雾速度0.4 m/s时,喷雾罩减飘效果最好。

植保无人机雾滴飘移检测方法研究进展

针对植保无人机喷雾时药液雾滴在复杂的田间作业环境中极易受到风速,温湿度及无人机等施药设备因素影响导致药液雾滴飘移的问题。对雾滴飘移的特点及影响因素和目前国内外飘移雾滴的检测方法和雾滴飘移检测技术的研究进展进行综述。总结雾滴飘移特点及植保无人机进行施药决策前需要整体考虑各方面因素。针对雾滴飘移检测技术发展提出展望,为提高农药利用效率及保护农业环境提供基础参考。

冬小麦田植保无人飞机喷施除草剂雾滴粒径及沉积飘移分布特性评估

随着植保无人飞机作业面积的增加,雾滴飘移风险也日益凸显,尤其以除草剂飘移风险危害最高。为明确除草剂溶液对雾滴粒径的影响及植保无人飞机喷施除草剂雾滴沉积飘移分布特性,本研究通过室内雾化室测定了植保无人飞机安装的离心转盘雾化喷头喷洒清水及常用的15种麦田除草剂溶液的雾滴粒径分布,并通过田间试验在药箱中添加荧光示踪剂(60 g/hm^(2))测定喷施作业区和飘移区的雾滴沉积量分布。室内测定结果表明,与清水相比,除草剂溶液对雾滴粒径影响显著。除唑草酮水分散粒剂外,其余溶液经离心转盘雾化喷头喷洒后,雾滴体积中径较清水均有所降低,且最大降低22.0%;小雾滴(V<150μm)比例均有所增加,最大增加50.8%。田间飘移试验表明,植保无人飞机喷洒150μm雾滴,在环境侧风风速为3.76 m/s时,作业区的雾滴沉积覆盖度和雾滴沉积密度仅为风速0.74 m/s时的41.3%和42.2%,且均匀性显著降低。在飘移区下风向12 m位置,雾滴沉积量为作业区的10%以下;下风向50 m处,雾滴沉积量低于检测限(0.0002μL/cm^(2))。飘移比率随风速的增加而增加,当风速达到3.76 m/s时,雾滴飘移比率达到46.4%。不同侧风风速下,90%的累积飘移位置在4.8~22.4 m。对飘移区沉积量与飘移距离、侧风风速拟合,结果表明下风向沉积量与风速呈正比。本研究为植保无人飞机冬麦田不同风速作业下的雾滴飘移距离提供数据支持,为喷雾飘移缓冲带、飘移风险评估提供依据。

不同侧风和静电电压对静电喷雾飘移的影响

为研究不同侧风和静电电压对静电喷雾雾滴飘移的影响规律,设计不同侧风(恒速风1、2、4 m/s及0~4 m/s变化的模拟自然风)及静电电压(0,2,4,6,8 k V),进行喷杆式静电喷雾机的雾滴飘移试验,测定不同静电电压下的雾滴粒径与荷质比,并对比分析雾滴飘移质量中心距和飘失率。结果表明:随着静电电压的增大,雾滴粒径减小,雾滴荷质比增大,0~8 k V电压下电极干燥和电极打湿对雾滴荷质比没有显著影响。在侧风风速为1 m/s时,0~8 k V静电喷雾的雾滴飘移中心距小于0.55 m,雾滴飘失率低于15%。在侧风风速2 m/s时,非静电喷雾的雾滴飘失率为11.9%,6~8 k V静电喷雾的雾滴飘失率超过20%,其中静电电压8 k V的雾滴飘失率(23.9%)比非静电喷雾增加100.8%。在侧风风速4 m/s时,4~8 k V静电喷雾的雾滴飘移中心距在0.9 m以上,雾滴飘失率在30%以上,其中静电电压8 k V下的雾滴飘移中心距为967.2 mm比非静电喷雾下增加了13.7%,雾滴飘失率为35.4%比非静电喷雾下增加了59.5%。相同静电电压下,2 m/s的恒速风和0~4 m/s变化的模拟自然风之间对雾滴飘失率无显著差异。该研究为优化喷雾技术参数和提高雾滴抗飘移的能力提供参考。