面向精准施药的雾滴与树干表面交互作用行为研究

发布时间：2020-04-20 23:50

【摘要】：针对我国林木资源质量不高、病虫害影响较大等因素研究者提出对靶施药概念。20世纪初期,西方学者将装备与对靶施药概念结合达到精准施药的目的。现阶段为提高施药效率、减少环境污染,精准施药已成为林业病虫害防治的核心理念,尽管目前已达到精准施药的目的,但药液作用于树干后的行为如何还需要进一步研究。面向树干精准高效施药的影响因素主要包含:喷嘴参数;雾滴抵达目标作物前的运动方式;树干表面特殊纹理特征。针对前两个因素前人已做了较细致的研究,但对于雾滴抵达树干表面后的运动状态研究还有欠缺,基于该问题,本文对面向精准施药的雾滴与树干表面交互作用行为展开研究。主要工作包括:1.对施药目标树干进行模型特征提取。鉴于施药环境复杂多变,实验成本昂贵,方式繁琐且难执行等因素,决定使用一种简捷可控的方式进行研究。通过扫描柳树树干,得到点云数据并建立树干的三维实体模型,基本还原树干原型及表面的纹理特征。再使用Solidworks建立树干实体模型。通过分析建立模型与真实模型之间基本参数的平均误差范围(0%-20%),讨论误差原因,判定建立树千模型真实可靠。2.由已建立完成的三维树干模型进行施药过程仿真,使用Fluent仿真。建立包括树皮的VOF模型,使用两相流模型对雾滴撞击树皮时过程(接触、铺展、收缩)进行观察,分析不同速度及高度下,雾滴撞击树皮表面的状态。根据理论计算雾滴的速度、高度等参数结合仿真实验结果得出雾滴距离界面5mm,速度为2.1m/s时,不会反弹,能够最大程度的利用药液,减少环境污染。通过雾滴与树干表面的交互作用的研究,得到雾滴在不同条件的行为状态,为针对树干表面的雾滴沉积找到一种新的研究方法。
【图文】：

得到一个与二维平面平行的点云数据集。之后使用得到的平面点云数据集经过逡逑Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网格连接，形成大小不一的三角网格集，，构建不规则三角形网格表逡逑面。取后将石干个二角网格按照顺序连接，得到QR整的树干表面模型（图１＿１）。逡逑ａ逦ｂ逡逑４逡逑

气为不可压缩、等温且具有恒定性质的牛顿流体。在笛卡尔坐标系中，使用三维时逡逑间和体积平均的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅ邋ｙＵ、湍流模型控制动量、湍流动能和涡动耗散率的方逡逑程，并且在冠层中相互作用。这种新的分析方法将三维结构体结合到模型中（图１－逡逑２）模拟空气和喷嘴的基本参数对雾滴在树枝上的沉积影响因素，并通过实际试验逡逑验证模型是否可靠。逡逑Ｎｏｒｔｈ邋＾逦＾逦：逡逑图１－２流场域模型图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｆｌｏｗ邋ｆｉｅｌｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑６逡逑
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S776.28;S763

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本文编号：2635104