风幕式喷杆喷雾技术是通过在喷杆上方增加辅助气流形成风幕,风幕气流裹挟雾滴向靶标运动,以改善喷雾性能。这种技术可有效减少雾滴的飘移,且辅助气流对靶标冠层具有翻滚作用,能够提高雾滴的穿透和沉积性能。相较于国际先进水平,国内在风幕式喷杆喷雾技术领域的研究尚浅,且集中在风幕辅助功能的实现、整机性能集成及喷杆结构设计等方面,而对喷雾流场特性的研究少有问津。本文对国内外文献资料进行了总结与借鉴,自主设计了风幕式喷杆喷雾喷雾性能测试系统,并基于该系统对风幕式喷杆喷雾流场中的雾滴粒径、飘移和穿透特性进行了研究。本文研究内容如下:(1)自主设计了风幕式喷杆喷雾喷雾性能测试系统。该测试系统主要由风幕控制部分、喷雾调节部分和喷杆运动控制部分组成。基于该系统可配合激光粒度分析仪、集雾测量装置和高速摄影系统,分别对雾滴粒径、雾滴飘移和穿透特性进行试验研究。(2)运用马尔文激光粒度分析仪对风幕式喷杆喷雾流场中的雾滴粒径进行试验研究,测量雾滴群选定区域的粒径范围,分析喷雾压力和风幕风速对雾滴粒径范围的影响。研究结果表明:喷雾压力与雾滴粒径呈负相关关系;增大喷雾压力可以改善雾化效果,同时还可增强雾滴在植株冠层的弥散和覆盖效果,但较小粒径的雾滴更易飘移。喷雾压力为0.5 MPa时,雾滴粒径保持在110~130μm这一较为理想的沉积粒径区间,后文试验的喷雾压力可选取0.5 MPa。(3)对侧风作用下的风幕式喷杆喷雾流场中的雾滴飘移特性进行了试验研究,获得了不同侧风和风幕风速作用下的雾滴飘移规律。试验结果显示:在同一侧风风速下,雾滴飘移率随着风幕风速的增大呈先快速减小后略有回升的趋势,过大的风幕风速反而造成防飘效果下降。最佳防飘风幕风速区间为5~20 m/s,在该区间内雾滴飘移率随风幕风速的增加呈线性下降,20 m/s是最佳的防飘风幕风速。在同一侧风风速下,雾滴的飘移质量中心距与风幕风速呈负相关,风幕辅助气流有效减小飘移率的同时,对飘移雾滴在喷头下方的分布也具有一定影响。(4)运用高速摄影系统对风幕式喷杆喷雾流场中雾滴的穿透特性进行了可视化研究,讨论了不同喷雾压力和风幕风速下的雾滴穿透特性。试验结果如下:喷雾锥角随风幕风速的增大呈不断减小的趋势。喷雾压力增大可以提高雾滴的穿透性,喷雾压力选择0.5 MPa时具有防飘移和提高穿透性的综合效果。风幕辅助气流可以显著改善雾滴的穿透性,且雾滴的穿透性与风幕风速成正比;风幕风速取5~20 m/s可得到俱佳的减小飘移和增强穿透性效果。