基于激光测量的典型扇形航空喷头喷雾羽流雾滴粒径空间分布研究

近年来,植保无人机在现代农业中展现出了明显的优势,但植保无人机所适配的典型扇形喷头的雾化性能尚待进一步研究,尤其是喷雾羽流的雾滴粒径空间分布特性亟待明确。使用DP-02激光粒度仪分别对CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF11002、SF110015、TeeJet11002、TeeJet110015共7种典型扇形航空喷头进行了喷雾羽流雾滴粒径空间分布特性测定。试验分为横向和纵向轴线两种测定形式,其中研究横向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.8 MPa,等间距选取了7个连续的横向测量点,喷头选择CFA11002、SF11002和TeeJet11002型;研究纵向轴线雾滴粒径的分布时,固定喷施压力0.5 MPa,等间距选取了5个连续的纵向测量点,喷头选择CFA11001、CFA11002、CFA110015、SF110015和TeeJet110015型。结果表明:横向轴线的分布特点:在固定喷施压力0.8 MPa的条件下,3种型号喷头的D_(V0.1)、D_(V0.5)在各横向测量点位的数值变化不大,并且两侧关于中心点呈较好的对称分布,而D_(V0.9)除了TeeJet11002型喷头呈现对称分布,CFA11002型和SF11002型喷头并没有表现出对称分布的特性,这可能与喷头的材质有关。同时,通过试验分析发现喷头喷施的雾滴粒径越小,喷雾越均匀,左右两侧的雾滴粒径大小与喷头处的相差越小,即该喷头的雾化效果也就越好。纵向轴线的分布特点:在固定喷施压力0.5 MPa的条件下,5种型号喷头的D_(V0.1)在各纵向高度测量点位的数值相差不大,但CFA11001、CFA11002、CFA110015这3种延长范围型喷头的D_(V0.5)、D_(V0.9)随着测试高度的增加呈现下降趋势;而对于标准扇形喷头,TeeJet11002型喷头的D_(V0.5)随着测试高度增加而增大,其D_(V0.9)则是随着测试高度增加有一个先减小后变大的趋势,而SF110015型喷头的D_(V0.5)、D_(V0.9)随着测试高度的增加均呈现增大的趋势,且D_(V0.9)的这种变化趋势要比D_(V0.5)更加明显。这一结果表明喷头类型对喷雾羽流雾滴粒径纵向分布具有较大的影响。研究结果可为扇形航空喷头的设计与选择提供参考,对优化植保无人机喷施作业方案也有一定指导意义。