我国是农业大国,农作物病虫害是主要农业灾害之一,其发生范围和严重程度对我国国民经济、特别是农业生产常造成重大损失。目前,农作物病虫害防治主要依靠施用农药的化学防治,现有的大多数农药剂型需要加水稀释,配制成一定浓度后再施用。近年,我国农业航空迅速发展,对农业航空的智能化农业机械装备的需求变得非常迫切。农药自动混药装置通过控制系统和传感器组对整个混药过程进行控制,理想的农药混药装置可以精准测得进入混药区域的清水量和农药量,经过有效的搅拌混合,待药液混配均匀后再加入到作业机械药箱中,以确保农药混配均匀,混配药液精度,提高农药利用率,增强机械喷雾作业效果。为提高农药喷施机械,尤其是植保无人机作业精准性及施药效果,设计了一种农药自动混药装置,采用数值模拟及试验探究等方法,对装置机械结构设计、控制系统设计、核心部件选型和性能测试等主要方面开展了研究,主要研究工作及结果如下:1.设计了一种可用于植保无人机喷施的农药自动混药装置,该装置采用药水分离、实时配制、充分混合和精确配比,能够有效控制混药箱中农药的进药量和清水的进水量以及混药箱输送至喷施设备的药箱的药液量,使农药稀释倍数和浓度精确计量。农药自动混药装置主要有机械结构和控制系统两个部分组成,机械机构部分包括混药箱、农药盒、搅拌器等,控制系统以STM32单片机为核心,包括流量传感器组、电磁阀组、搅拌机构、水泵、药泵、触摸屏、其它传感器等部件组成,该控制系统可满足实时控制进药、混药、送药等要求。2.利用三维建模软件构建涡轮式搅拌器、桨式搅拌器、推进式搅拌器三种不同类型搅拌器的三维模型,在计算流体力学的基础上,利用SIMPLEC算法对三种不同类型搅拌器进行数值模拟计算,分别对三种不同类型搅拌器在不同速度下混药时的速度场进行分析。数值模拟最终结果表明,在相同搅拌速度下涡轮式搅拌器混药性能最佳,搅拌影响范围更大,能够更好的促进农药和清水的混合。此外进行不同搅拌器混合时间的数值模拟,在相同速度下采用示踪剂浓度法对三种搅拌器混药的混合时间和流场进行模拟,数值模拟最终结果表明,在相同转速下,涡轮式搅拌器流场分布均匀,可加快农药和水的混合且混合时间最短。3.为验证数值模拟计算结果进行混合试验,采用添加诱惑红染色剂的甘油充当农药替代物,利用高速摄像机采集在相同速度下涡轮式搅拌器进行混合作业的图片,当诱惑红充满混药箱即可判断出此时混合均匀,根据所采集的图片得到混合时间。试验结果最终表明,模拟结果与试验结果能较好的吻合,为搅拌器在农药自动混药装置的应用提供了参考。4.对农药自动混药装置进行混药均匀性试验、混药稳定性试验及水、药流量响应速度试验。混药均匀性试验结果表明在混药比例小于1000:1时,所混配好的药液实际浓度变异系数小于5%;同样混药稳定性试验结果表明在混药比例小于1000:1时,所混配好的药液实际浓度的相对误差小于5%;水、药流量响应速度试验结果表明清水的流量为2L/min,农药的流量为0.4L/min,送药流量为1.7L/min;通过检验试验表明,在混药比例小于1000:1时,所设计的农药自动混药装置混药综合性能较好,能够满足植保施药混药作业需求。