连栋温室分段变距喷雾机器人设计与试验

针对国内连栋温室缺乏植保喷雾机、机械走直定位与换轨转向精度低等问题,设计了一种连栋温室分段变距喷雾机器人,在实现无人化喷药的同时提高作业精度。为满足连栋温室机械作业路轨结合、精准切换的要求,提出一种通用型移动底盘,并确定其关键设计参数;为减少底盘上下轨时的偏移量,设计轨上矫正装置,通过分析计算及试验验证,确定其安装余量为4 mm;针对底盘对轨误差大的问题,提出一种二维码融合陀螺仪及光电传感器双向垂直寻迹的路面关键点定位与转向控制方法。设计分段变距喷雾装置,提出一种丝杆滑台驱动的喷杆变距方案,分析校验其驱动参数以满足工作要求;基于滚针轴承设计喷杆辅助防抖装置,减小因喷杆剧烈抖动带来的滑台与喷杆损伤。开发底盘运动及分段变距喷雾控制系统,实现喷雾机器人在连栋温室内的全程自动化作业。最后,对样机进行底盘性能与喷雾效果试验。底盘作业时直线行走与对轨误差平均值分别为4.8、5.8 mm,满足控制精度要求;避障距离为34 cm,满足安全性要求;防抖装置的安装使喷杆行进方向的抖动量从-1°~1.3°降低到±0.4°内,喷头方向的抖动量从±0.5°降低到±0.3°内,防抖效果显著;分段变距喷雾作业后,盛果期番茄叶片正面雾滴沉积量为1.76μL/cm^(2),反面沉积量为0.2μL/cm^(2),雾滴体积中径在100~180μm之间,满足作业要求。

加热温度对工业规模CeCl_(3)喷雾焙烧反应器影响的数值模拟

CeO_(2)颗粒由于具有优异的性能,市场对CeO_(2)颗粒的需求逐年增加。为探究使用在氧化铁颗粒工业化生产的Ruthner型喷淋焙烧反应器生产CeO_(2)颗粒的可能性,结合单液滴失重试验,使用ANSYS Fluent软件,分别探究550、650、750和850℃四种不同加热温度对反应器的影响。单液滴失重试验表明,氯化铈和氯化铁、氯化亚铁的热解过程基本一致,使用该型反应器制备CeO_(2)颗粒理论上可行。对小型工业反应器进行等比例建模,研究反应器内部化学反应的具体过程。结果表明,550℃是最合适的温度,对工业生产具有一定指导意义。

农药喷雾系统建模与仿真技术研究综述

农药使用效果与农药喷雾过程密切相关,农药喷雾过程的建模与仿真可弥补因植物生长周期差异、病虫害发生程度不同以及田间作业自然环境不可控等造成的试验研究困难。分析农药施用的抗性、再增猖獗、残留(resistance,resurgence,residue,3R)/效果、效率、生态(efficacy,efficiency,eco-environment,3E)/方法、模型、测试(method,model,measurement,3M),重点综述农药喷雾过程的雾化、输运、沉积等关键环节的模拟仿真研究状况。根据模拟仿真技术发展趋势,提出农药喷雾半实物仿真系统设计的建议,并提出雾化模型及新型喷头雾化机理、群体农药雾滴多相流场模拟、靶标定制与识别模型、综合农药雾滴飘移模型、植物生长模型与农药喷雾系统耦合等建议,以促进原创农药精确喷雾技术研究和高质量植保机械研发。

氯化铈液滴在喷雾焙烧反应器热解过程的数值模拟研究

Ruthner型喷雾焙烧反应器具有节能、环保和副产物可回收利用等诸多优点,其已被广泛应用于回收钢铁工业酸洗液,但在CeO_(2)颗粒制备领域还没有应用。当前对实心球形CeO_(2)颗粒的需求不断扩大,使得应用Ruthner型喷雾焙烧反应器规模化生产CeO_(2)颗粒具有诱人的前景。由于焙烧反应过程难以通过试验表征,使用ANSYS Fluent仿真软件对焙烧反应过程进行仿真模拟,可直观表现出CeCl_(3)热解生成CeO_(2)颗粒的过程。本研究首先通过热重试验,验证了铁元素的氯化物和铈元素的氯化物的热解过程完全一致,只是温度不同:CeCl_(3)液滴在200℃时完全失去自由水,在500℃时完全反应;FeCl_(2)液滴在180℃完全失去自由水,在420℃时完全反应;FeCl_(3)液滴在160℃完全失去自由水,在410℃时完全反应,因此使用处理酸洗液的反应器生产CeO_(2)颗粒理论上可行。进一步,通过使用仿真软件包中的两相流、组分输运等模型,探究反应器内温度场、速度场和浓度场等分布,结果表明在反应器内部,某区域内温度越高,对应的气流、颗粒运动速度就越快。

喷雾热解法加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响

【目的】为了探究喷雾热解过程中加热壁温对铈锆固溶体生产过程的影响,分析热解炉内的流量场和浓度场的变化情况,实现对热解炉的设计优化。【方法】采用数值模拟的方法,建立喷雾热解炉的物理模型,分别探讨加热壁温对铈锆固溶体在热解炉的不同阶段及热解炉中水蒸气分布和HCl分布的影响。【结果】当热解温度为850℃时,液滴的反应主要分2个阶段,在炉膛高度为0~0.05 m处,为加热蒸发阶段,在炉膛高度为0.05~0.6 m处,为稳态热解阶段。当炉壁温度为550~650℃时,在炉膛高度为0.9 m处温度变化放缓,喷雾处于稳定热解阶段;而壁温在750~850℃时,在炉膛高度为0.6 m处温度变化放缓;当壁温为850℃时,在炉膛高度为0.1~0.6 m处的温度曲线斜率最大,液滴达到稳定蒸发阶段的时间缩短,水分蒸发变快,热解时间变短。【结论】炉壁加热区的温度越高,HCl生成的速度越快,速度的最大值越小,在炉膛高度为0.4 m处速度变化最大,达到1.6 m/s左右;并且整体HCl生成的量随温度的升高而增大,平均速度变化随着热空气温度的升高而减小。

基于轻量化PointNet网络的林果园喷雾作业靶标实时识别方法

为了进一步提高喷雾机器人靶标检测的精准性、实时性和应用部署的实用性,该研究提出一种基于轻量化PointNet网络的林果园喷雾作业靶标实时识别方法。首先通过区域提取降采样、地面分割和改进DBSCAN聚类等点云预处理方法提取原始点云中的靶标;然后通过移动最小二乘上采样将靶标点云转化为满足点云识别网络输入要求的点云数据;最终通过在PointNet网络中引入残差模块和改进循环剪枝算法轻量化PointNet网络,完成林果树靶标的实时识别。试验结果表明,在ModelNet40数据集上,轻量化PointNet网络可达89.7%的准确率;在实际苗圃环境的试验中,该研究方法对靶标的识别准确率可达92.49%,同时误识率与拒识率分别为13.4%和6.47%,相较PointNet网络识别准确率提升了4.38个百分点,误识率和拒识率分别降低了7.2和4.07个百分点;轻量化PointNet网络识别准确率仅比PointNet++网络低1.14个百分点,误识率和拒识率分别高了0.9和1.12个百分点。但是轻量化PointNet网络的模型参数量较PointNet网络和PointNet++网络的模型参数量显著减少,仅为PointNet网络的11.5%,PointNet++网络的27.02%;运算量相较PointNet网络、PointNet++网络分别减少13.3和76.79个百分点。该研究提出的轻量化PointNet网络具有较高的实时性、精确性和鲁棒性,能够满足林果园喷雾作业的靶标识别需求,可为林果园喷雾作业靶标实时识别提供参考。

遥控自走式雪茄植株中下层烟叶植保喷雾机设计与试验

针对雪茄烟叶在旺长期及成熟期因植株高大及叶片生长致使烟田垄间空间小,且雪茄烟叶生产对烟叶色泽及完整度要求高,田间管理要求不能损伤烟叶,导致生产中雪茄烟叶植株中下层烟叶植保困难的问题,结合烟叶植株生长特征,设计了一种遥控自走式雪茄植株中下层烟叶植保喷雾机,该装置主要包括喷雾系统、履带底盘及控制系统,可实现装置在烟田垄间遥控行走、中下层烟叶喷雾及路况可视等功能。为获取烟株生长特征,运用三维激光扫描仪对其进行扫描并建立了植株叶片田间空间分布模型;根据烟叶田间分布特征,确定装置总体结构和工作方式;结合烟叶形态特征和植保农艺要求,对喷雾系统进行了结构设计及分析,确定了参数范围;根据田间作业需求,对履带底盘进行了动力学分析,对控制系统进行了设计。开展了场地试验,利用Box-Behnken优化了喷雾系统参数,当喷雾压力为0.65 MPa、喷嘴夹角为20.4°、喷嘴孔径为0.4 mm时,经垂直雾滴分布测量仪模拟雪茄烟叶叶片层垂直方向的药液附着性能试验表明,雾滴沉积量垂直分布满足雪茄烟叶植保要求。田间试验结果表明,雪茄植株中下层烟叶正面药液覆盖率为52%~83%,背面药液覆盖率为22%~45%,可实现雪茄植株中下层烟叶药液的有效喷施。

火焰喷雾热解合成Pt/TiO_(2)纳米颗粒的催化燃烧性能

采用火焰喷雾热解方法(FSP)合成了一系列不同Pt负载量的Pt/TiO_(2)催化剂,通过XPS、ICP-OES、ACHAADF-STEM、H_(2)-TPR等表征手段分析了催化剂的成分结构和金属-载体相互作用,在固定床催化反应系统上评估了这些催化剂对CO和CH_(4)的催化燃烧性能.结果表明,FSP合成的Pt/TiO_(2)催化剂具有较大的比表面积、Pt组分富集于TiO_(2)表面,能够显著降低CO和CH_(4)催化燃烧的反应温度,同时也具有较好的高温热稳定性.Pt组分的多种价态对CO和CH_(4)的催化表现出不同的特性,氧化态的单原子Pt对CO具有很好的低温催化活性,而金属态的颗粒Pt对CH_(4)的转化更有利.因此FSP能够在一定范围内调控贵金属催化剂的负载状态和配位环境以适应不同催化反应的需求,提高催化剂设计的灵活性和针对性.

正十二烷喷雾火焰中碳烟的瞬态生成特性

针对压燃式发动机中碳烟演化过程难以被实验准确捕捉的问题,研究了高温高压环境中正十二烷喷雾燃烧焰中碳烟瞬态生成特性及动力学行为,在实验方面,应用消光辐射联合技术以及燃烧成像测速技术,同步获得高温高压环境中单孔喷油器正十二烷喷雾燃烧火焰中的碳烟体积分数、碳烟温度和碳烟速度场的瞬态分布;数值计算方面,基于OpenFOAM环境,发展欧拉喷雾模型和非稳态火焰面进度变量湍流燃烧模型的耦合模型,喷雾燃烧过程的数值计算结果与实验数据有高度的一致性。研究结果表明:相比于参考工况,低喷油压力工况火焰浮起长度更短,碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间更长,推动了碳烟的生成,碳烟峰值质量增加了80%;高温环境工况碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间没有明显差异,但更短的火焰浮起长度使得燃料在更高的当量比开始燃烧,导致其碳烟峰值质量增加了88%;富氧工况的燃烧温度最高,碳烟粒子运动速度增大,使得碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间明显减少,同时火焰内部当量比较小,因而碳烟峰值质量减少了42%。

气压及水压对超声雾化喷雾粒径的影响研究

为了研究气压和水压对超声雾化喷雾粒径参数的影响;设计了实验平台,选用了阴离子型表面活性剂快渗T配置成浓度为0.07%的溶液进行实验;分析在不同气压和水压的组合之下超声雾化喷雾粒径参数的变化情况。实验结果表明:粒径参数D10、D50、D90、VAD、SMD、NAD随着气压的增加而减小,减小幅度受到水压影响;同时,以上粒径参数也随着水压的增加而增大,增大幅度也会受到气压影响,气压对雾滴粒径变化的影响程度大于水压;当压力改变时,粒径参数D10和NAD的变化趋势呈现高度一致,D50、VAD、SMD粒径增加量呈现高度一致,总体上D90变化幅度最大,D10变化幅度最小。

喷雾消毒对密闭式蛋鸡舍温湿度和氨气浓度的影响

为研究喷雾消毒对鸡舍空气温热环境指标和有害气体浓度的影响,试验选择两栋建筑结构、饲养条件相同的密闭蛋鸡舍,一栋喷雾消毒、另一栋不喷雾消毒。分别于喷雾前15 min、喷雾后15 min、1 h、2 h、6 h、12 h、24 h、36 h、48 h、60 h、72 h测定各鸡舍的温度、相对湿度和氨气浓度。分别沿鸡舍内长度方向均匀选取5个测定位置,每个位置测定鸡笼的上层、中层和下层3个高度的各指标。结果显示:两栋鸡舍的温度、相对湿度在消毒后6h内均差异极显著(P<0.01),消毒后12~72 h差异不显著(P>0.05);氨气浓度在消毒后1~24 h差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01),消毒后36~72 h内差异不显著(P>0.05)。结果表明:鸡舍喷雾消毒6 h内使鸡舍温度降低、相对湿度提高,喷雾消毒1~24 h内能降低鸡舍氨气浓度。为避免喷雾消毒后对空气环境的不利影响,建议选择温度较高的中午或下午喷雾消毒,在消毒前适当提高舍内温度,消毒后的6h内做好保温工作。

燃油喷雾撞壁与油膜蒸发特性研究

构建了一维非稳态燃油喷雾撞壁模型,综合考虑了液滴蒸发、油膜铺展和油膜温度等影响因素.针对燃油喷雾撞壁过程进行分阶段建模:在自由贯穿阶段,基于射流喷雾液相贯穿距离预测模型和液滴蒸发模型描述自由贯穿阶段,并确定喷雾撞壁时刻.在撞壁阶段,燃油喷雾被离散为液滴微元撞击壁面的过程.耦合自由液滴蒸发模型、油膜表面温度模型和油膜蒸发模型,以油膜铺展半径为特征参数构建了附壁油膜在撞壁阶段、附壁油膜铺展阶段和油膜蒸发阶段的一维非稳态归一化模型.讨论了环境温度、压力、喷油压力和初始油膜厚度对喷雾内液滴直径、液滴蒸发质量和油膜蒸发速率的影响.结果表明:阶段化、离散化的一维非稳态撞壁喷雾模型能够准确地预测在宽范围环境温度工况下的喷雾贯穿、近壁面铺展、燃油附壁以及蒸发过程.提高环境温度、降低环境压力能够提高附壁油膜表面最高温度,增大油膜的蒸发速率.

喷油压力对柴油喷雾两阶段着火的影响

基于流动式定容燃烧试验装置以及CONVERGE三维仿真模型,研究了冷起动工况对应缸内上止点环境下喷射压力对柴油自由射流的喷雾宏观特性及两阶段着火转化过程的影响.结果表明:在冷起动工况条件下,低喷射压力(20 MPa)条件下的液相贯穿距略大;随着喷射压力的增加,气相喷雾贯穿距增大,气/液相喷雾锥角增大,表明在喷雾体头部区域形成较大的混合气区域;不同喷射压力条件下,喷雾内的局部温度及局部当量比分布规律相似;但随着喷射压力的增大,高温低当量比区域面积增大,促进了低温反应的进行.另一方面,较高的喷射压力使得喷雾流速增大,抑制了喷雾低温核心区域CH_(2)O和热量的累积,进而恶化了低温反应阶段向高温反应阶段的过渡,使高温着火准备过程延长.最终导致高温着火滞燃期随喷射压力升高呈现先减小后增大的变化趋势.

pH值为5.5~6.0的柠檬喷雾对ICU禁食禁水患者口渴的影响

目的观察pH值为5.5~6.0的柠檬喷雾对ICU禁食禁水患者口渴的缓解程度。方法选取2020年1月—12月兰州大学第二医院普外ICU符合纳排标准的140例患者,采用随机数字表法将患者分为试验组与对照组。患者自诉口渴时开始进行干预,试验组患者使用柠檬水喷雾,对照组患者使用温开水喷雾,分别在干预前、干预后即刻、干预后30 min及干预后1 h对患者口渴程度进行评估,每次间隔4 h重复上述干预措施,干预措施实施前及实施48 h后研究人员对干预效果进行观察和评价,了解干预前及干预48 h后口腔黏膜分级及口腔pH值的变化。将事先配制好的柠檬水(或温开水)装入不透明的小喷壶中,配发给研究人员用于实施干预。结果两组患者的口渴评分组间差异无统计学意义(F=1.260,P>0.05);各个时间点的口渴评分差异有统计学意义(F=166.322,P<0.05);组间效应与时间效应存在交互作用(F=24.821,P<0.05)。试验组患者口腔黏膜分级明显低于对照组(P<0.05);试验组干预后口腔pH值明显升高(P<0.05)。结论使用温开水喷雾和pH值为5.5~6.0的鲜柠檬喷雾均可以缓解ICU禁食禁水患者的口渴症状,但温开水持续时间短暂,需护理人员反复操作,增加护士工作量及患者饮水量,而鲜柠檬喷雾持续时间长,口感好,患者易于接受,可降低口腔黏膜损伤程度,适当提高口腔pH值。

基于鼻腔通气功能、炎性因子水平变化及短期复发率评价CRSwNP患者围手术期使用布地奈德鼻喷雾剂的效果

目的 探讨基于鼻腔通气功能、炎性因子水平变化及短期复发率评价慢性鼻-鼻窦炎鼻息肉(CRSwNP)患者围手术期使用布地奈德鼻喷雾剂的影响效果。方法 选取2022年1月至2023年6月我院耳鼻喉科收治的CRSwNP患者68例,随机信封法分为对照组与联合组,各34例。对照组给予单独鼻内镜手术治疗,联合组在对照组基础上加用布地奈德鼻喷雾剂治疗,比较两组临床疗效、鼻腔通气功能指标[鼻腔最小横截面积(NMCA)、鼻腔容积(NCV)、鼻腔最小横截面到前鼻孔的距离(DCAN)、鼻气道总阻力(NAR)]、炎性因子[C反应蛋白(CRP)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(ECP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]水平及短期复发率。结果 术后30 d,联合组临床治疗有效率高于对照组(P <0.05)。联合组NMCA、NCV、DCAN、NAR值均优于对照组(P <0.05)。联合组CRP、ECP、TNF-a水平均低于对照组(P <0.05)。联合组短期复发率低于对照组(P <0.05)。结论 对CRSwNP患者围手术期使用布地奈德鼻喷雾剂可显著提高其临床治疗效果,改善鼻通气功能,降低炎性因子水平及复发率。

植保机喷雾性能测试技术的研究与发展

农业生产中农药喷雾技术是控制病虫草害、提高农作物产量的重要手段。农药喷雾性能直接关系到防治效果,因此,植保机喷雾性能测试技术的研究至关重要。该文综合分析了农药喷雾全过程性能测试的方法和技术,包括雾化性能、输运沉降性能和沉积性能等方面。未来,研究重点将集中在智能化和自动化、多模态综合测试、模拟与实测的互动,以及根据表型模型与农药用量关联调节农药用量等方面。最后,阐述了推动植保机喷雾性能测试技术的创新与发展,为农业生产提供更科学、精准的技术支持。

农业植保精准喷雾装备研究与应用特征

随着科技的不断进步和农业现代化的持续推进,农业植保技术实现了快速发展,尤其在精准农业理念影响下,精准喷雾装备的研究与应用逐渐增多。该文以精准农业理念为基础,介绍了精准喷雾技术的定义和内涵,从关键技术研究角度介绍了装备研究情况,说明了典型精准喷雾技术和装备的应用情况、技术特征,总结了农业植保精准喷雾装备发展趋势和精准化、环保化要求,为农业生产更加高效、科学发展提供解决思路。

喷雾降尘对旋式轴流风机结构参数设计优化

随着中国城市化和工业化的快速发展,粉尘污染问题日益突出。通过对喷雾降尘对旋式轴流风机的结构参数即一级叶轮叶片数、二级叶轮叶片数和导流叶个数进行单因素实验,将风机射程、流量及全压效率等作为评价指标,获得优化方案并仿真验证。研究表明:通过单因素分析,确定各结构参数的优选数值分别为一级叶轮叶片数为9,11,13,二级叶轮叶片数为8,10,12,导流叶个数为4,5,6;通过单因素实验及优化选定,确定优化方案为一二级叶轮叶片数分别为13,12,导流叶个数为6,优化方案较初始模型在射程提高了5.90%,流量提高了69.64%,全压效率提高到70.88%。

基于复合模糊PID的植保无人机变量喷雾系统设计

为提升现有植保无人机喷雾流量随飞行速度变化自适应调整的精准性,降低施药偏差,设计了一种基于复合模糊PID控制算法的植保无人机变量喷雾系统,可根据无人机飞行速度,以基于复合模糊PID控制算法的PWM调制实时调整喷雾流量。通过测试平台分别对比了此控制算法与PID、模糊PID的响应情况,并进行了无人机喷雾流量随飞行速度变化的响应测试。结果表明:基于复合模糊PID控制的系统响应较PID超调量降低63.64%,较模糊PID调节时间缩减23.08%,复合模糊PID与模糊PID的稳态误差控制在3.125%内,小于PID的4.688%;基于PID、模糊PID、复合模糊PID的喷雾系统喷雾流量平均偏差分别为2.67%、3.85%、1.90%;基于复合模糊PID算法的喷雾系统跟随飞速变化自适应调整喷雾流量的最大偏差为6.29%,满足植保无人机施药作业要求,可为农业航空精准变量喷雾系统设计提供参考。

喷雾内壳螺纹脱模机构与模具设计

喷雾内壳塑件底部内螺纹结构,需要采用专业的螺纹脱扣设计。该模具使用电机马达带动齿轮转动进行脱扣,内部尺寸小,模具结构设计需要更加精致,才能实现脱扣功能。由于塑件功能结构的限制,两侧胶位都需要设计成滑块,存在粘滑块的风险,严重影响模具脱模以及塑件拉伤的风险,具有一定的模具设计难度。塑件两侧有长而深的柱位,粘模力大,脱模困难,同时存在偏心问题,加大了模具设计与加工的难度。喷雾内壳螺纹脱模机构与防止模具粘滑块的模具结构设计新颖、独特,对于模具同行有一定的借签意义。