面向液态和固态农药的在线混合混药器及其性能评价研究
发布时间：2021-05-10 00:00
农药在线混合应用可在实现精准变量喷雾的同时减少农药浪费及环境污染,以及避免人药直接接触,开展面向液态和固态农药的在线混合混药器及其性能评价研究可为农药的精准变量施用提供可行技术方案。本文基于理论分析研究了液态农药与水在线混合过程,以设计能促进液态农药均匀混合、同时在脉动注入时能减轻混合浓度不一致性的混药器结构。研究表明:较强的湍流强度及农药分散注入可提高液态农药混合效果,农药注入量增加可提升农药在检测管各处分布概率;依靠湍流混合效果及农药注入脉动抑制结构,可减轻时间序列上浓度不一致性;进而可设计出基于湍流混合的文丘里型射流混药器（A）、基于农药多点注入的夹层孔管混药器（B）、以及由上述两种结构结合的夹层孔管射流混药器（C）和通过简化混药器C获得的简化夹层混药器（D）,混药器D也可视作基于夹层孔管结构优化的混药器A。基于主成分分析PCA算法对上述液态农药混药器进行均匀性性能评价。结果表明:随载流流量（Q）增高混药器均匀性均逐渐改善,但从Q=800增加至2000mL/min所带来的H值（PCA算法所得）变化不及将混合比（P）从1:100增至10:100明显;随着P增加,各混药器表现不同,混...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及问题分析
1.2.1 液液混合及其在线混合装置研究概况
1.2.2 液固混合及其在线混合装置研究概况
1.2.3 在线混合装置性能评价研究概况
1.2.4 在线混合装置及其性能评价研究存在的问题分析
1.3 主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究目的
1.3.4 研究方法和技术路线
1.4 本章小结
第二章 液态及固态农药在线混合机理及其混合装置
2.1 基于流动扩散的液态农药在线混合机理及混药器
2.1.1 湍流扩散条件下农药最短混合时间及其混合室最小长度
2.1.2 湍流扩散条件下混合管内农药浓度分布
2.1.3 液态农药脉冲点源注入轴向浓度分布
2.1.4 用于液态农药提高混合均匀性及浓度一致性的混药器
2.2 粉剂农药在线混合机理及混药器
2.2.1 粉剂直接注入条件下的在线混合机理
2.2.2 粉剂在气流卷携协助注入条件下的在线混合机理
2.2.3 用于粉剂农药提高混合均匀性的混药器
2.3 水分散粒剂农药在线混合机理及混药器
2.3.1 水分散粒剂直接注入条件下的在线混合机理
2.3.2 用于水分散粒剂提高混合均匀性的混药器
2.4 本章小结
第三章 混药器在线混合试验及性能评价平台构建
3.1 液态农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.1.1 载流(水)供给系统(Ⅰ)
3.1.2 农药供给系统(Ⅱ)
3.1.3 基于图像的液态农药在线混合检测系统(Ⅲ)
3.1.4 试验材料
3.1.5 图像检测系统及可行性验证
3.2 固态粉剂农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.2.1 粉剂基础在线混合喷雾系统(Ⅰ)
3.2.2 基于图像的喷雾效果检测系统(Ⅱ)
3.2.3 基于图像的可湿性粉剂沉积均匀性检测系统(Ⅲ)
3.2.4 试验材料
3.3 固态水分散粒剂农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.3.1 WDG在线混合系统(Ⅰ)
3.3.2 基于图像的WDG在线混合检测系统
3.3.3 试验材料
3.4 本章小结
第四章 液态农药混药器在线混合均匀性研究
4.1 液态农药在线混合均匀性评价算法
4.2 试验设计
4.2.1 算法验证试验
4.2.2 混药器在线混合变工况试验
4.2.3 混药器后不同延长距离在线混合试验
4.3 试验结果与讨论
4.3.1 算法验证试验结果
4.3.2 四种混药器的在线混合均匀性比较
4.3.3 混药器后外接输送管对混合均匀性的影响
4.4 本章小结
第五章 液态农药混药器在线混合浓度一致性研究
5.1 文丘里型射流混药器脉动注入下混合液浓度的不一致性
5.2 混合浓度变化评价方法
5.2.1 基于时间序列CV值的动态浓度一致性评价
5.2.2 基于自相关函数的混合浓度周期性及脉动特性
5.2.3 基于近似熵的混合浓度时间序列复杂度
5.3 变工况试验设计及试验参数设置
5.4 混合液浓度一致性及周期性分析
5.4.1 文丘里型射流混药器(A)混合浓度一致性分析
5.4.2 夹层孔管混药器(B)混合浓度一致性分析
5.4.3 简化夹层混药器(D)混合浓度一致性分析
5.4.4 不同混药器混合浓度一致性及脉动特性比较
5.5 均匀性与浓度一致性统计学分析
5.5.1 文丘里型射流混药器(A)与夹层孔管混药器(B)比较
5.5.2 文丘里型射流混药器(A)与简化夹层混药器(D)比较
5.5.3 夹层孔管混药器(B)与简化夹层混药器(D)比较
5.6 本章小结
第六章 基于图像的液态农药混药器在线混合均匀性评价方法比较
6.1 基于图像的混合均匀性特征提取方法
6.1.1 基于显特征灰度直方图统计量的混合均匀性评价
6.1.2 基于显特征灰度共生矩阵的混合均匀性评价
6.1.3 基于显特征改进面积加权法的均匀性评价
6.1.4 基于显特征变异系数(CV值)的均匀性评价
6.1.5 基于隐特征主成分空间特征分布紧密度的均匀性评价
6.2 算法评估原理及试验设计
6.2.1 归一化混合均匀性指数评估原理
6.2.2 评价方法验证试验
6.2.3 混合装置在线混合试验
6.3 结果和讨论
6.3.1 均匀性分析方法测试及比较
6.3.2 多视角图像计算结果比较
6.3.3 基于优选算法对混药器混合图像重复处理
6.4 本章小结
第七章 粉剂农药混药器在线混合数值仿真与试验
7.1 多点注入射流混药器结构参数及数值仿真模型
7.1.1 多点注入射流混药器结构参数确定
7.1.2 多点注入射流混药器数值仿真模型
7.2 试验方法及试验参数确立
7.2.1 基于图像的流型及喷雾效果检测
7.2.2 基于图像的粉剂农药沉积均匀性分析
7.3 试验结果及讨论
7.3.1 气体卷携粉剂农药在线注入喷雾可行性分析
7.3.2 多点注入射流混药器在线混合均匀性数值仿真显著性分析
7.3.3 基于数值仿真的多点注入射流混药器结构参数确定
7.3.4 基于粉剂沉积均匀性的多点注入射流混药器性能评价
7.4 本章小结
第八章 水分散粒剂混药器在线混合均匀性研究
8.1 基于3D图像重构的WDG在线混合效果评价方法
8.1.1 WDG分布图像采集、评价算法及其试验验证
8.1.2 评价方法和算法
8.1.3 算法可行性验证
8.2 基于单视角图像的WDG在线混合效果评价算法
8.2.1 基于单视角图像颗粒托起量的粒子分布效果度量
8.2.2 基于单视角图像颗粒分布不均匀性指数的分布效果度量
8.3 单点注入射流混药器试验过程
8.4 结果与讨论
8.4.1 载流流量对粒子分布效果的影响
8.4.2 粒子加入量(相含率)对粒子分布效果的影响
8.4.3 粒子种类对粒子分布效果的影响
8.4.4 输送距离的延长对粒子分布效果的影响
8.5 本章小结
第九章 研究总结与展望
9.1 主要研究工作和创新性结论
9.1.1 主要研究工作
9.1.2 创新性结论
9.2 进一步研究展望
攻读学位期间取得的成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统流体脉动主动控制方法研究现状[J]. 商夏,周华,杨华勇. 机械工程学报. 2019(24)
[2]水平圆管内油水两相分散混合液的流动特征[J]. 吴奇霖,张健. 水动力学研究与进展（A辑）. 2019(06)
[3]果园喷雾机械及技术的研究现状[J]. 王震涛,牛浩,唐玉荣,刘扬,兰海鹏,张宏. 塔里木大学学报. 2019(03)
[4]一种高效射流曝气器设计研究[J]. 张清海,古灵辉,何兴军,陈广华,凌启亚,张威震,范远红. 云南化工. 2019(05)
[5]基于两相欧拉模型的回转体微气泡减阻数值研究[J]. 赵晓杰,宗智,姜宜辰,李娟. 水动力学研究与进展（A辑）. 2019(03)
[6]动态下电磁阀控对靶喷雾流量特性及控制方法[J]. 代祥,肖静,徐幼林,宋海潮. 江苏农业学报. 2019(02)
[7]射流混药器改进提高混药均匀性及动态浓度一致性[J]. 代祥,徐幼林,陈骏阳,郑加强,宋海潮,马鲁强. 农业工程学报. 2019(08)
[8]Progress20of20the20discovery,20application,20and20control20technologies20of20chemical20pesticides20in20China[J]. PAN Xing-lu,DONG Feng-shou,WU Xiao-hu,XU Jun,LIU Xin-gang,ZHENG Yong-quan. Journal of Integrative Agriculture. 2019(04)
[9]基于图像处理的农药在线混合均匀性分析[J]. 陈骏阳,张敏,徐幼林. 中国农业科技导报. 2019(03)
[10]单目摄像机线性模型可靠性分析与研究[J]. 贾星伟,殷晨晖,隋国荣. 光学仪器. 2019(01)
博士论文
[1]被动式微混合器快速设计方法与实验研究[D]. 苏天一.吉林大学 2019
[2]脂溶性农药旋动射流混药器设计及其混合均匀性研究[D]. 宋海潮.南京林业大学 2017
[3]双腔液固混合介质隔振器动力学特性及半主动控制研究[D]. 李方硕.南京航空航天大学 2016
[4]稠密液固两相湍流混合的数值分析及应用[D]. 王聪慧.吉林大学 2010
[5]植保机械混药器及其农药在线混合性能研究[D]. 徐幼林.南京林业大学 2009
[6]基于数字图像识别技术的气液两相流参数检测的研究[D]. 施丽莲.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于脉宽调制的变量施药控制系统研究[D]. 肖静.南京林业大学 2018
[2]基于流动显示的农药在线混合试验系统研究[D]. 张敏.南京林业大学 2017
[3]变喷杆式喷雾机可变喷量施药控制系统研究[D]. 范龙.南京林业大学 2016
[4]复合式脉动衰减器特性分析与实验研究[D]. 叶阿敏.长沙理工大学 2015
[5]液压系统压力脉动衰减器特性研究[D]. 章寅.浙江大学 2011
[6]烯啶虫胺合成研究及几种新型农药可湿性粉剂研制[D]. 杨志.青岛科技大学 2009
[7]自吸式自激振荡脉冲射流曝气器的实验研究[D]. 康勇烽.重庆大学 2006
本文编号：3178272
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及问题分析
1.2.1 液液混合及其在线混合装置研究概况
1.2.2 液固混合及其在线混合装置研究概况
1.2.3 在线混合装置性能评价研究概况
1.2.4 在线混合装置及其性能评价研究存在的问题分析
1.3 主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究目的
1.3.4 研究方法和技术路线
1.4 本章小结
第二章 液态及固态农药在线混合机理及其混合装置
2.1 基于流动扩散的液态农药在线混合机理及混药器
2.1.1 湍流扩散条件下农药最短混合时间及其混合室最小长度
2.1.2 湍流扩散条件下混合管内农药浓度分布
2.1.3 液态农药脉冲点源注入轴向浓度分布
2.1.4 用于液态农药提高混合均匀性及浓度一致性的混药器
2.2 粉剂农药在线混合机理及混药器
2.2.1 粉剂直接注入条件下的在线混合机理
2.2.2 粉剂在气流卷携协助注入条件下的在线混合机理
2.2.3 用于粉剂农药提高混合均匀性的混药器
2.3 水分散粒剂农药在线混合机理及混药器
2.3.1 水分散粒剂直接注入条件下的在线混合机理
2.3.2 用于水分散粒剂提高混合均匀性的混药器
2.4 本章小结
第三章 混药器在线混合试验及性能评价平台构建
3.1 液态农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.1.1 载流(水)供给系统(Ⅰ)
3.1.2 农药供给系统(Ⅱ)
3.1.3 基于图像的液态农药在线混合检测系统(Ⅲ)
3.1.4 试验材料
3.1.5 图像检测系统及可行性验证
3.2 固态粉剂农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.2.1 粉剂基础在线混合喷雾系统(Ⅰ)
3.2.2 基于图像的喷雾效果检测系统(Ⅱ)
3.2.3 基于图像的可湿性粉剂沉积均匀性检测系统(Ⅲ)
3.2.4 试验材料
3.3 固态水分散粒剂农药混药器在线混合试验及性能评价平台
3.3.1 WDG在线混合系统(Ⅰ)
3.3.2 基于图像的WDG在线混合检测系统
3.3.3 试验材料
3.4 本章小结
第四章 液态农药混药器在线混合均匀性研究
4.1 液态农药在线混合均匀性评价算法
4.2 试验设计
4.2.1 算法验证试验
4.2.2 混药器在线混合变工况试验
4.2.3 混药器后不同延长距离在线混合试验
4.3 试验结果与讨论
4.3.1 算法验证试验结果
4.3.2 四种混药器的在线混合均匀性比较
4.3.3 混药器后外接输送管对混合均匀性的影响
4.4 本章小结
第五章 液态农药混药器在线混合浓度一致性研究
5.1 文丘里型射流混药器脉动注入下混合液浓度的不一致性
5.2 混合浓度变化评价方法
5.2.1 基于时间序列CV值的动态浓度一致性评价
5.2.2 基于自相关函数的混合浓度周期性及脉动特性
5.2.3 基于近似熵的混合浓度时间序列复杂度
5.3 变工况试验设计及试验参数设置
5.4 混合液浓度一致性及周期性分析
5.4.1 文丘里型射流混药器(A)混合浓度一致性分析
5.4.2 夹层孔管混药器(B)混合浓度一致性分析
5.4.3 简化夹层混药器(D)混合浓度一致性分析
5.4.4 不同混药器混合浓度一致性及脉动特性比较
5.5 均匀性与浓度一致性统计学分析
5.5.1 文丘里型射流混药器(A)与夹层孔管混药器(B)比较
5.5.2 文丘里型射流混药器(A)与简化夹层混药器(D)比较
5.5.3 夹层孔管混药器(B)与简化夹层混药器(D)比较
5.6 本章小结
第六章 基于图像的液态农药混药器在线混合均匀性评价方法比较
6.1 基于图像的混合均匀性特征提取方法
6.1.1 基于显特征灰度直方图统计量的混合均匀性评价
6.1.2 基于显特征灰度共生矩阵的混合均匀性评价
6.1.3 基于显特征改进面积加权法的均匀性评价
6.1.4 基于显特征变异系数(CV值)的均匀性评价
6.1.5 基于隐特征主成分空间特征分布紧密度的均匀性评价
6.2 算法评估原理及试验设计
6.2.1 归一化混合均匀性指数评估原理
6.2.2 评价方法验证试验
6.2.3 混合装置在线混合试验
6.3 结果和讨论
6.3.1 均匀性分析方法测试及比较
6.3.2 多视角图像计算结果比较
6.3.3 基于优选算法对混药器混合图像重复处理
6.4 本章小结
第七章 粉剂农药混药器在线混合数值仿真与试验
7.1 多点注入射流混药器结构参数及数值仿真模型
7.1.1 多点注入射流混药器结构参数确定
7.1.2 多点注入射流混药器数值仿真模型
7.2 试验方法及试验参数确立
7.2.1 基于图像的流型及喷雾效果检测
7.2.2 基于图像的粉剂农药沉积均匀性分析
7.3 试验结果及讨论
7.3.1 气体卷携粉剂农药在线注入喷雾可行性分析
7.3.2 多点注入射流混药器在线混合均匀性数值仿真显著性分析
7.3.3 基于数值仿真的多点注入射流混药器结构参数确定
7.3.4 基于粉剂沉积均匀性的多点注入射流混药器性能评价
7.4 本章小结
第八章 水分散粒剂混药器在线混合均匀性研究
8.1 基于3D图像重构的WDG在线混合效果评价方法
8.1.1 WDG分布图像采集、评价算法及其试验验证
8.1.2 评价方法和算法
8.1.3 算法可行性验证
8.2 基于单视角图像的WDG在线混合效果评价算法
8.2.1 基于单视角图像颗粒托起量的粒子分布效果度量
8.2.2 基于单视角图像颗粒分布不均匀性指数的分布效果度量
8.3 单点注入射流混药器试验过程
8.4 结果与讨论
8.4.1 载流流量对粒子分布效果的影响
8.4.2 粒子加入量(相含率)对粒子分布效果的影响
8.4.3 粒子种类对粒子分布效果的影响
8.4.4 输送距离的延长对粒子分布效果的影响
8.5 本章小结
第九章 研究总结与展望
9.1 主要研究工作和创新性结论
9.1.1 主要研究工作
9.1.2 创新性结论
9.2 进一步研究展望
攻读学位期间取得的成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统流体脉动主动控制方法研究现状[J]. 商夏,周华,杨华勇. 机械工程学报. 2019(24)
[2]水平圆管内油水两相分散混合液的流动特征[J]. 吴奇霖,张健. 水动力学研究与进展（A辑）. 2019(06)
[3]果园喷雾机械及技术的研究现状[J]. 王震涛,牛浩,唐玉荣,刘扬,兰海鹏,张宏. 塔里木大学学报. 2019(03)
[4]一种高效射流曝气器设计研究[J]. 张清海,古灵辉,何兴军,陈广华,凌启亚,张威震,范远红. 云南化工. 2019(05)
[5]基于两相欧拉模型的回转体微气泡减阻数值研究[J]. 赵晓杰,宗智,姜宜辰,李娟. 水动力学研究与进展（A辑）. 2019(03)
[6]动态下电磁阀控对靶喷雾流量特性及控制方法[J]. 代祥,肖静,徐幼林,宋海潮. 江苏农业学报. 2019(02)
[7]射流混药器改进提高混药均匀性及动态浓度一致性[J]. 代祥,徐幼林,陈骏阳,郑加强,宋海潮,马鲁强. 农业工程学报. 2019(08)
[8]Progress20of20the20discovery,20application,20and20control20technologies20of20chemical20pesticides20in20China[J]. PAN Xing-lu,DONG Feng-shou,WU Xiao-hu,XU Jun,LIU Xin-gang,ZHENG Yong-quan. Journal of Integrative Agriculture. 2019(04)
[9]基于图像处理的农药在线混合均匀性分析[J]. 陈骏阳,张敏,徐幼林. 中国农业科技导报. 2019(03)
[10]单目摄像机线性模型可靠性分析与研究[J]. 贾星伟,殷晨晖,隋国荣. 光学仪器. 2019(01)
博士论文
[1]被动式微混合器快速设计方法与实验研究[D]. 苏天一.吉林大学 2019
[2]脂溶性农药旋动射流混药器设计及其混合均匀性研究[D]. 宋海潮.南京林业大学 2017
[3]双腔液固混合介质隔振器动力学特性及半主动控制研究[D]. 李方硕.南京航空航天大学 2016
[4]稠密液固两相湍流混合的数值分析及应用[D]. 王聪慧.吉林大学 2010
[5]植保机械混药器及其农药在线混合性能研究[D]. 徐幼林.南京林业大学 2009
[6]基于数字图像识别技术的气液两相流参数检测的研究[D]. 施丽莲.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于脉宽调制的变量施药控制系统研究[D]. 肖静.南京林业大学 2018
[2]基于流动显示的农药在线混合试验系统研究[D]. 张敏.南京林业大学 2017
[3]变喷杆式喷雾机可变喷量施药控制系统研究[D]. 范龙.南京林业大学 2016
[4]复合式脉动衰减器特性分析与实验研究[D]. 叶阿敏.长沙理工大学 2015
[5]液压系统压力脉动衰减器特性研究[D]. 章寅.浙江大学 2011
[6]烯啶虫胺合成研究及几种新型农药可湿性粉剂研制[D]. 杨志.青岛科技大学 2009
[7]自吸式自激振荡脉冲射流曝气器的实验研究[D]. 康勇烽.重庆大学 2006
本文编号：3178272
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3178272.html
最近更新
教材专著
