植保机械喷头雾滴撞击植物叶面过程试验测试及仿真研究

发布时间：2021-02-22 20:48

　　增加农药喷雾液滴在植物叶面上的附着率,减少雾滴的滚动或溅射,使之在叶面上稳定沉积,可以提高农药的生物防治效率,是优化植保机械喷头设计的重要依据。了解农药雾滴沉积过程内部机理和变化规律,可以深化对自然以及科学技术的认识,提高和改善农药施用的效率。传统实验方法只能在宏观上得到药液在植物叶面上的分布特性和流失率,难以获得雾滴在叶面上的沉积、溅射或反弹等微观过程。本文分析前人研究理论,运用高速数码相机、三维分析软件及相关雾滴药液物理化学性质的分析与测试工具,对雾滴撞击植物叶面过程进行观测,并结合数值模拟方法,对不同性质雾滴的撞击不同植物表面过程的特性及其内部机理进行研究。建立了一个用于研究雾滴在植物叶面撞击、反弹和沉积等动态过程的三维测试系统。系统由均匀雾滴发生器、两台高速数码相机、直线运动装置、植物叶面靶标支架和光源等部分组成,雾滴发生器距靶标相对高度范围为0.1-1.0m,可以产生大小均匀,粒径为100到1800μm的雾滴。利用步进电机驱动雾滴发生器,模仿喷雾运动,水平行驶速度范围为1.6～10km/h。使用两台高速数码相机从不同角度记录雾滴撞击过程,相机的最快拍摄速度为50000帧／秒,... 

【文章来源】：中国农业机械化科学研究院北京市

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景
    1.2 国内外主要研究现状
        1.2.1 主要研究方法
        1.2.2 影响雾滴撞击过程的因素
    1.3 课题研究内容及意义
        1.3.1 研究的主要内容
        1.3.2 研究的目的及意义
    1.4 本章总结
第2章 雾滴撞击界面过程基础理论研究
    2.1 无量纲数
    2.2 表面湿润
        2.2.1 表面张力和表面能
        2.2.2 接触角
        2.2.3 滚落角
        2.2.4 铺展直径
        2.2.5 植物叶面的润湿性
    2.3 雾滴碰撞过程
        2.3.1 撞击前阶段
        2.3.2 撞击后铺展至最大直径阶段
        2.3.3 收缩阶段
        2.3.4 反弹、溅射或沉积湿润阶段
    2.4 本章小结
第3章 雾滴撞击植物叶面三维测试系统研制
    3.1 实验装置及测试系统
        3.1.1 雾滴发生系统
        3.1.2 图像采集系统
        3.1.3 药液性质的测试
    3.2 雾滴运动分析
        3.2.1 雾滴直径的测量
        3.2.2 三维摄影测量原理
        3.2.3 相机的标定
        3.2.4 运动目标实验误差分析
    3.3 本章总结
第4章 雾滴撞击植物叶面实验研究
    4.1 实验介绍
    4.2 雾滴撞击后的现象
        4.2.1 在玻璃上沉积
        4.2.2 在植物叶面上沉积
        4.2.3 在植物叶面上破碎
        4.2.4 在植物叶面上滚动
        4.2.5 在植物叶面上溅射
        4.2.6 在植物叶面上反弹
        4.2.7 在多毛植物叶面上沉积
        4.2.8 在液膜上溅射
        4.2.9 表面活性剂溶液的沉积
    4.3 铺展直径随时间的变化
    4.4 各因素对液滴沉积最大铺展直径的影响
        4.4.1 雾滴粒径
        4.4.2 雾滴撞击速度
        4.4.3 雾滴撞击角度
        4.4.4 靶标安放角度
    4.5 各因素对雾滴撞击过程现象的影响
        4.5.1 雾滴药液表面张力
        4.5.2 植物叶面结构
        4.5.3 We数
    4.6 雾滴最大沉积直径各因素偏相关性分析
    4.7 雾滴沉积最大铺展直径拟合模型建立
    4.8 雾滴最大铺展系数理论公式的修正
    4.9 本章小结
第5章 雾滴撞击界面数值模拟研究
    5.1 雾滴撞击壁面计算模型
        5.1.1 控制方程组
        5.1.2 两相湍流模型
        5.1.3 表面张力与壁面粘附
    5.2 模拟实验的物理模型及相关参数
        5.2.1 物理模型流场区域的划分
        5.2.2 仿真试验条件假设
        5.2.3 气相与液相参数的确定
        5.2.4 计算网格
        5.2.5 边界条件
        5.2.6 计算方法
    5.3 数值计算结果与讨论
        5.3.1 沉积过程
        5.3.2 反弹过程
    5.4 本章小结
第6章 结论
    6.1 研究结论
    6.2 本研究的创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
附录 部分实验结果
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻叶片上露水对农药沉积量的影响[J]. 王波,宋坚利,曾爱军,刘亚佳,张京,何雄奎.  中国农业大学学报. 2012(03)
[2]雾滴大小、叶片表面特性与倾角对农药沉积量的影响[J]. 杨希娃,代美灵,宋坚利,赵今凯,何雄奎.  农业工程学报. 2012(03)
[3]植保机械的研究现状及发展趋势[J]. 杨学军,严荷荣,徐赛章,刘仲.  农业机械学报. 2002(06)



本文编号：3046540