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风幕式喷杆喷雾施药技术,能够大幅度减少雾滴飘移量,提高雾滴穿透能力和农药有效利用率;国内目前对风幕式喷杆喷雾施药技术的研究尚处于起步阶段,主要研究集中在整机的集成开发研究方面,但对风幕式喷杆喷雾气液两相流动特性研究较少。本文对风幕式喷杆喷雾流场、沉积性能和雾化过程进行试验研究。主要研究工作如下: 利用PIV(Particle Image Velocimetry)、Winner318B激光粒度仪对风幕式喷杆喷雾雾滴粒径分布和速度场进行了试验研究。通过L16(45)正交试验,分析了风幕出风口与喷头水平和垂直距离、喷头喷施角度、风机转速4个因素对雾滴粒径和速度的影响。试验结果表明:改变喷雾压力对雾滴粒径和速度分布有很大影响,随着喷雾压力的增大,雾滴粒径随之减小且雾滴速度随之增大;风幕出风口与喷头相对距离对雾滴粒径的影响较大,但喷头角度和风机转速对雾滴粒径影响较小;风机转数对雾滴速度有很大影响,改变水平距离对雾滴速度的影响较小;通过正交试验得出风幕式喷杆喷雾雾滴粒径和速度最优的一组工作参数:喷雾压力在0.5MPa下,喷头与风幕出风口的水平距离Dx=60mm、喷头与风幕出风口的垂直距离Dz=190mm、喷头角度θ=5°、风机转速n=2746r/min。 对风幕式喷杆喷雾雾滴在作物冠层的上层、中层和下层中的沉积分布进行测定和分析。分析结果表明:喷雾压力对提高作物冠层雾滴覆盖率的影响较小;对于作物冠层上部叶片,喷雾压力增大,雾滴覆盖率增大;对于作物冠层中部和下部叶片,当喷雾压力增大时,雾滴覆盖率增大程度相对较小。风幕气流对孕穗期水稻冠层雾滴覆盖率具有较大影响,对分蘖期水稻冠层雾滴覆盖率影响较小,风幕气流增大,作物冠层的雾滴覆盖率显著提高,风机转速增大至2746r/min时,雾滴覆盖率呈现出最佳状态。喷头喷施角度对作物冠层雾滴覆盖率影响较大,表现为:喷头喷施角度增大,雾滴在作物冠层的覆盖率减小,导致雾滴群在作物冠层的穿透能力变弱。喷雾压力增大,变异系数减小;喷雾压力为0.5Mpa、风机转速为2746r/min时,分蘖期水稻冠层变异系数仅减少了9%,相比孕穗期水稻,变异系数减少了22%;风幕喷杆喷雾施药方式对提高低矮作物雾滴沉积性能效果不明显,不宜应用于低矮作物的喷施作业。 利用高速摄影技术对风幕式喷杆喷雾的雾化形态进行了可视化图形分析。研究结果表明:TR80-005C空心圆锥雾喷头雾化形态结构呈锥面,液膜区模糊连续;喷雾压力增大,液膜区逐渐缩小,破裂区提前;喷雾压力达到0.5MPa时,液膜区和破裂区界限明显,液膜表面存在很多不规则的孔洞,破裂区液丝互相连接,且清晰可见;不同风机转速下,液膜表面均存在交错排列的小尺寸表面波,风机转速增大,破裂区逐渐提前且形成的液丝越来越细;喷雾压力增大至0.5Mpa、风机转速为2746r/min时,破裂区明显且清晰,存在大尺度不规则的撕裂孔洞,其液膜区长度由3.4mm(喷雾压力为0.3Mpa、风机转速为1118r/min)降至2.8mm。