2023年12月11日发(作者：)
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2ExpertLectures曳专家讲座2019年8月上风洞条件下植保无人机离心喷头喷雾特性试验研究*(1援华南农业大学数学与信息学院袁广东广州510642曰2.国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心袁广东广州510642曰3.华南农业大学工程学院袁广东广州510642曰4.华南农业大学工程基础教学与训练中心袁广东广州510642冤摘要院为了探究极飞P20离心喷嘴的喷雾特性袁文章对其喷嘴进行了测试遥通过单因素实验法袁测得流量尧转速尧喷洒高度对喷幅的影响规律曰在不同的风速下袁测得流量尧转速尧喷嘴距激光的垂直高度和喷嘴距激光的水平距离对雾滴粒径的影响规律曰在不同的风速下袁结合水敏纸进行试验袁测得喷嘴的雾滴沉积量的分布遥结果表明流量的增大会导致喷幅增大曰转速增大袁喷幅在一个范围内波动曰高度的增大会导致喷幅变小遥在无风的条件下袁流量以及高度的增加袁对雾滴粒径的大小没有显著影响曰转速的增大会使得雾滴粒径减小曰喷嘴与激光的水平距离的增大袁雾滴粒径整体数值也随着增大遥在有风的条件下袁随着风速的增大袁雾滴粒径略微减小袁并且同区域内雾滴沉积量也随着风速的增大而减小遥本试验为进行无人机喷雾时的喷头所采用的参数值提供了数据支持袁便于对喷头进一步优化遥关键词院喷头曰雾滴粒径曰风洞曰雾滴谱相对宽度中图分类号院S252+.3文献标志码院A文章编号院1672-3872渊2019冤15-0002-07张建桃1袁2袁谢伟坤1袁周腾媛1袁尹选春2袁3袁兰玉彬2袁3袁文晟2袁4ExperimentalStudyonSprayCharacteristicsofCentrifugalNozzleforPlantProtectionUAVunderWindTunnelCondition渊SchoolofMathematicsandInformation,SouthChinaAgriculturalUniversity,GuangdongGuangzhou510000冤Abstract:InordertoresearchonspraycharacteristicsoftheP20centrifugalnozzle,hsinglefac鄄torexperimentmethod,firstly,theinfluenceofflowrate,ly,underdifferentwindspeeds,theinfluenceofflowrates,rotationalspeed,verticalheightofnozzletolay,thedistributionofdropletdepositioninnozzleswasultsshowedthattheincreaseoftheflowratecausedthesprayamplitudetoincrease,theincreaseoftherotationalspeedcausedthesprayamplitudetofluctuatewithinarangeandtheincreaseoftheheightcausedthesprayamplitudetode鄄bsenceofwind,theflowrateandheightincreasehadnosignificanteffectonthesizeofthedropletsize,theincreaseoftherotationalspeedcausedthedropletsizetodecreaseandtheincreaseofthehorizontaldistancebetweenthenheconditionofwind,untofdroplperimentprovideddatasup鄄portforparametervaluesofnozds:nozzles;dropletsize;windtunnel;relativewidthofdropletspectrumZhangJiantao,XieWeikun,ZhouTengyuan,YinXuanchun,LanYubin,Wensheng0引言当前中国的农业作物在生长过程中袁其药物喷洒仍以手工尧半机械化操作为主袁这导致作业投入的药物用量过大袁人力资源过多袁使作业成本高袁而且也会出现污染环境以及使作业人员中毒等情况[1]遥而无人机航空喷雾因为作业高度低袁对环境污染小袁成本低袁灵活性高等特点有着巨大的前景[2]袁因此许多地区正在进行关于无人机航空喷雾的研究遥国外如美国尧俄罗斯尧日本等航空技术发达国家处于领先地位袁近年来无人驾驶超低空作业农用轻型直升飞机在日本发展迅猛袁其无人机的防治面积已经超过了有人驾驶农业直升飞机的防治面积[3]遥国内的农用无人机技术发展虽然较晚袁但随着研发投入力度的增大袁我国无人植保飞机的增长趋势也相当迅速[1]遥由于无人机航空喷雾的防治效果会受到多种因素的影响袁其中雾滴粒径是影响到防治效果的主要因素袁因此袁对于喷头雾滴粒径的影响因素是我们需要研究的方向遥田间试验袁风洞试验和仿真模拟是目前研究雾滴漂移的主要方法袁由于在田间测试会受到许多不可控的因素影响袁导致实基金项目院广州市科学技术协会科普项目渊K2冤曰国家重点研发计划资助项目(2017YFD0701001)曰国家自然科学基金项目渊6177020045冤作者简介院张建桃渊1978要冤袁男袁湖南双峰人袁博士袁副教授袁硕士生导师袁研究方向院无人机精准施药技术和压电器件方面遥验结果的不准确曰仿真模拟难以完全模拟湍流等空气流动对于喷施的影响[4]曰而在风洞实验室有着能够控制风速和风向袁准确测定实验结果袁避免因外界条件的不确定造成对实验结果的影响等优点[5]袁因而国内外的学者大多数在风洞条件下开展了许多对各种喷头的针对性试验遥张惠春等利用开路式风洞系统和Sympatec激光粒度仪袁对多种扇形雾喷头在不同的影响因素下研究了雾滴的粒径[4]曰吴罗罗等分别比较了德国lechler公司生产的喷头与其他喷头在不同影响因素下的抗飘失能力[6]曰茹煜等针对兼备液力雾化和离心雾化优点的旋转液力雾化喷头开展了关于电压尧喷孔直径尧压力等因素的试验研究[7]曰Fritz等[8]通过WT鄄DISP模型袁利用低速风洞得到不同喷嘴在不同气流大小条件下的雾滴分布规律曰傅泽田等利用SilsoResearchInstiute的风洞实验室对不同的喷嘴型号以及各影响因素进行了雾滴飘移量试验[5]曰曾爱军等利用联邦德国农林生物研究中心渊简称BBA冤测试中心的空调式循环结构的风洞对国内5种典型的液力喷头的雾化性能参数进行了测试[9]曰Hewitt基于澳大利亚昆士兰大学的风洞设施尧美国新墨西哥州立大学的风洞设施以及英国阿斯科特帝国学院的喷雾室袁比较了不同喷头的雾滴粒径谱[10]遥上述试验中所用喷嘴多为扇形压力喷头袁双流喷头袁转子喷头等喷头类型袁但是对于离心雾化喷嘴少有研究文献遥由于通过风洞进行实验有多种好处袁并且目前鲜有针对离心雾化喷嘴进行雾滴粒径大小规律研究的试验袁因此我们试验拟定在华南农业大学的风洞实验室进行袁本文针对极飞公司P20离心喷嘴进行喷幅尧雾滴粒径分布以及雾滴谱相对宽度的分析袁2019年8月上探究各种条件下雾滴粒径大小变化的规律遥11.1材料与试验装置方法试验是在华南农业大学的风洞实验室内进行袁实验室占地面积约4500㎡遥风洞是根据最新的国际标准ISO22856-2012设计和建造的袁是集高速尧低速为一体的复合风洞袁是我国第一个致力于农业航空的高低速复合风洞袁也是世界农业工程领域中最先进的风洞之一遥风洞风速设计参数范围为院2耀52m/s袁风洞试验部分渊长伊宽伊高冤院20m伊2m伊1.1m遥试验装置由极飞公司提供的喷洒装置系统和激光粒度分析仪等一些设备组成袁试验中极飞公司的喷洒系统是通过极飞公司定制手机里的APP应用来控制流量以及转速的大小遥激光粒度分析仪渊欧美克DP-02冤通过两个起重机安置在风洞装置的外面袁这是为了方便观察喷雾的情况遥它通过风洞的窗口发射射线袁具体如图1所示遥后续结合水敏纸进行测量试验所涉及的装置则在图1所示布置的基础上袁放置实验用的杆袁并且在杆上装置夹子以便夹住水敏纸进行试验渊部分设置如图2所示冤遥Fig.1图Side1风洞view侧视图ofwindtunneexperimentalFig.2Design图2风洞drawings内部及of部分实windtunnel验杆设计interior图andpartof在试验进rods行时袁除了第一个喷幅试验是用卷尺测量外袁其余试验在喷雾过程中袁都是通过使用电脑中的激光粒度分析仪配套的软件来记录雾滴粒径的数据袁并且在所有试验结束后袁把数据总结分析得出试验规律曰在后续涉及到使用水敏纸的试验中袁在试验结束后袁把同一试验中所有的涉及到的水敏纸统一放入到ImageJ同一干图燥像的处密封理软件袋袁中获袁得随每后张水把水敏敏纸纸扫描对应的到各电项脑数据里面遥袁借助专家讲座ExpertLectures3P20喷洒系统主要由极飞公司提供的院Super域FC半成品及喷2018洒系统DLS控制模地面块成站品等尧P10/P20设备所组2018成渊如款图水3泵所控制示冤遥器半成尧品P10/以本文涉及的试验袁均使用常温自来水作为实验用品袁其试验环境除非特殊说明袁其余均为室内无风条件遥V2.6喷头渊1.P10/P20A1冤曰3.喷洒2018系统款控制水泵地面控制站器曰4.半成喷洒品系统曰2.电模池具曰5.P20-版喷头水半成泵控制品P208.P20-套喷线洒_系统连接-线动曰力6.P10/P20驱动电源2018_DLS模块成品曰域FC半成板品-曰P20ingnozzle1.P10/P202018Semi-finished连pump接线遥controller;-finishedmouldline;6.P10/P20system;tionV2.6(A1);ucts2018DLSlinestationofsprayingsystem;yofspray鄄域FC;tingproductlinebetweenofmodule;-finishedP20Sprayingsystemprodand鄄1.2评价指标Fig.3图3及方法Spraying喷雾系system统喷洒直径的测量院在每一次试验后袁采用卷尺从多个方向测定喷洒区域的内径与外径袁通过计算得出分别对应的平均值遥有效喷洒面积院有效喷洒面积为外径圆的面积与内径圆的面积之差遥雾滴粒径尧覆盖率尧沉积量的测定院采用ImageJ图像处理软件分析D10得到积中D50院径院表遥表示示雾雾滴滴体体积累计分布为10%的雾滴粒径遥D90渊volume雾滴谱院表相示对雾median积累计分布为50%的雾滴粒径袁也称为体宽滴度体积累diameterS院S=计D90-D10分布袁VMD为90%冤遥袁雾的滴谱雾滴相粒对径宽遥度S越小说明雾滴均匀性越好曰S=1时袁雾D50滴粒径呈对称分布[11,12]本试验主要考虑体积中径D50尧雾滴谱相对宽度遥S以及沉积量这三个数据离心喷嘴遥1.3的喷幅试验试验前袁将离心喷嘴及相关装置设置好袁并将离心喷嘴固定于一根可伸缩的支架杆上曰进行试验时袁第一组试验设置1耀6号取ml样点袁喷嘴流量可控制的变化数值第尧5000二450组试验设ml尧550置ml1尧耀650ml6号取袁样试验设置3分次别重为复150袁共ml18尧250个测ml试尧350点曰试验设rpm置尧70003次重rpm复尧袁9000共18rpm点个测尧袁11000转速可控制的变化数值分别为试点曰rpm第三尧13000组试验设rpm置尧15000rpm1耀4号取袁样1.5点m袁在尧通过调2.0m进行袁流试验设节支架量尧转置杆速3袁控制以次及高重喷复嘴度袁的单一共喷12洒个高度分别为0.5m尧1.0m尧变测量试试验点遥时袁规定其余两个变量保持不变袁每次试验时间为1.5min袁并且每次试验中从34ExpertLectures曳专家讲座个不同方向测量内径和外径袁取其平均值袁以此获得不同变量下袁喷嘴的喷幅情况嘴的雾滴粒径遥1.4离心喷试验由于无人机具有可以进行低空低速的飞行袁以及在飞行过程中袁由于旋翼的原因袁会产生向下的气流和方便操控等优点袁将喷雾系统搭载到无人机上袁将可以提高雾滴沉积效果袁提高雾滴粒径分布的均匀性以及提高喷雾作业的效率与质量遥因此袁本文针对极飞公司喷雾系统的雾滴雾化性能开展试验研究袁研究不同条件下雾滴的沉积效果和雾滴飘移情况袁得出影响雾滴粒径因素的优选参数袁为喷雾技术在无人机上的应用提供理论指导袁并为有效应用无人机喷雾开展航空灭蚊作业提供参考遥渊图4根冤袁据喷开展幅以测下试验试试验遥的数据结果以及下列试验环境简略图渊渊aa冤冤Top俯视view图渊渊bb冤冤Side侧视view图1.4.1设流置量对Fig.转速雾9000rpm滴4粒Sketch图4径of试验Experiment环境简略图的影响袁喷嘴距试验Environment40cm离激光高度450ml/min袁测量1.4.2的值袁高根度据尧对记550ml/min流量分别录下雾滴来粒的尧650ml/min设置为150ml/min3cm,水平距离为径测的影响试结果试验袁计时算的相雾尧应的滴250ml/min粒雾径滴谱D10尧350ml/min相对尧D50尧宽度尧D90S遥在保持转速为9000rpm袁喷嘴距离激光水平距离为40cm袁流量为350ml/min的情况下袁通过改变位于激光正上方喷嘴的高度测33cm出雾1.4.3度S遥袁滴记粒录径所袁测单得个的喷雾嘴滴的高粒径度以分及别计设算置出为相3应的cm尧13雾滴谱cm尧23相对cm宽尧对转极速飞对公司雾滴P20粒径离心喷的影响嘴试验在流量为350ml/min袁离心喷嘴与激光射线高度为3cm袁水平距离为40cm的情况下进行试验袁测量13000rpm其在转速分别为5000rpm雾滴谱相袁对15000rpm宽度S遥的情况下雾尧7000滴粒rpm径的尧9000情况并rpm计尧算11000出相rpm应的尧2019年8月上1.4.4喷喷嘴嘴固与定激于光激的光水上平方距13cm离对处雾袁滴在粒转径速的影响设定为试验9000rpm袁流量设定为350ml/min的情况下进行试验袁测量其喷嘴与激光的水平距离分别为0cm尧20cm尧40cm尧60cm尧70cm时雾滴粒径的情1.4.5况遥进风行速风对速雾对于滴粒雾径滴的影响粒径的影响试验试验时袁设置喷嘴与激光高度min差风机袁为试验3cm袁水平距离为40cm袁转速为9000rpm袁流量为350ml/提供所水可平稳设定置气的流风进速行为试验0m/s袁尧进2m/s而分尧4别m/s测量尧6m/s每次试验袁通过风洞的雾滴粒径D10尧D50尧D90的值并计算出相应的雾滴谱相对宽度雾滴沉积和飘移试验S遥1.5水敏纸可用来量化喷雾覆盖范围和漂移沉积物的液滴大小分布袁因此以下试验将结合水敏纸进行遥将喷嘴置于垂直高度距风洞5cm置于冤袁内部距并喷设底嘴置面水7为平根65cm距平离行为于处2m风洞渊即的内部比放地方底置在最顶端的杆还要高出袁并面从的贴杆近袁其内部中底4根面作开为始一由组下而上地放置渊即第一根平放在风洞的底面冤袁每根之间上下高度间隔为20cm袁剩余的3根杆分别两两水平相隔2m袁置于距离风洞5底面垂直高度为40cm的地方并固定好推张水编排敏好纸遥袁编号从左至右尧由下至上按照袁1每耀5根尧6杆耀上10用噎噎夹子依夹住次类在风速分别为2尧4尧6m/s时袁通过喷嘴喷洒雾滴到水敏纸上袁收集实验所用的水敏纸袁再结合ImageJ图像处理软件扫描水敏纸遥根据ImageJ所得出的结果袁结合Matlab软件袁对水敏纸的沉积量结数据果与分析进行插值绘图袁并对所作图像进行分析遥22.1喷幅试验结果每次试验结束后袁运用卷尺对试验后的喷洒区域进行多次测量2.1.1袁对所流得量对数据喷进幅行的影响平均计算袁得到如下图5尧图6尧图7遥转速为9000rpm袁喷头离地高度50cm袁喷洒时间持续1.5min袁内外径随流量变化如图5所示遥随着流量增大袁外径整体呈增大趋势650ml/min袁而内53.1%时径袁则先外径增大后减小遥当流量从150ml/min增大至至77cm曰而袁总内体径降则先从从幅为5.5%81.5cm136.5cm遥由增于大增有至大效96.5cm至209cm喷洒面袁积后袁总体增幅为为由内96.5cm外同心减圆小面积之差袁当流量从150ml/min增大至650ml/min时袁有效喷洒面积从9416.92cm2增大至29650.35cm2喷洒高度一定时袁随着流量的增大袁有遥效由此喷洒分析面积可在得逐渐袁当转增速大和袁即喷幅在逐渐增大遥Fig.5Relation图diagram5流量of与flow喷幅关系ratesand图sprayamplitude2019年8月上2.1.2转速对喷幅的影响1.5min流趋势不袁量明外显内为袁径350ml/min主随要转表速现变袁喷头离地高度50cm袁喷洒时间持续为化在一如图定6范所围示内遥波随动转曰同速增样大袁有袁内效外喷径变洒面化积也在13000cm2到18000cm2范围内波动袁并且根据图中数据显示17786.32cm袁在转速为遥9000rpm由此分析时可袁有得效袁转喷速洒的面变积化对出现喷了幅最的影响大值袁最不大大值遥为2Fig.6Relationdiagram图6of转速与rotational喷幅关系2.1.3转高速度为对9000rpm喷幅的影响speed图andsprayamplitude袁流量350ml/min袁喷洒时间持续1.5min袁喷幅随高度变化如图7所示遥随着高度减小袁外径和内径均呈下降趋势袁当高度为0.5m耀2m时袁外径从178cm下降至156.5cm袁降幅为12.1%袁内径从95.5cm下降至81.5cm袁降幅为14.7%曰据图中有效喷洒面积曲线显示袁有效喷洒面积也同样呈现下降趋势袁在高度为0.5m时袁有效喷洒面积最大袁为17721.53cm2可得袁随着高度的增加袁有效喷洒面积在逐渐下降袁表遥明由此喷分析幅也在不断变小遥2.2Fig.7Relation图diagram7高度与ofheight喷幅关系and图sprayamplitude2.2.1雾流滴粒径量对雾试验结滴粒径果的影响40cm在根据记袁测转录下试速时间为9000rpm来的定测为试90s袁结果条件下喷嘴距袁计算袁离相流激应的量对光雾雾高滴谱滴度粒3cm袁水平距离为相径对的影响宽度S如遥图8遥由图8可以看出袁流量对雾滴谱相对宽度影响较大遥随着喷头流量的增加袁雾滴谱相对宽度S增大袁雾滴粒径分布均匀性减弱遥喷头流量在150ml/min增大至650ml/min时袁雾滴谱相对宽专家讲座ExpertLectures5度S尽管不断增大袁但是范围处于0.50耀0.80之间袁可见袁此时雾滴谱宽度较小袁雾滴雾化性能较好袁雾滴分布均匀性较好遥但是对于150ml/min主要检测量此分析可得增袁大喷至D50嘴流650ml/min袁流量对量不是影响过程其雾中影响滴袁D50并粒径的非的值十主波分要动明因素比显较袁流量从袁但稳流定量的遥由增大会使得雾滴粒径分布的均匀性稍微减弱遥2.2.2高度对Fig.图雾滴8粒Droplet8不同径的影响size流量at时different的雾滴粒径flowratesmin在转速9000rpm袁喷嘴距离激光水平滴粒袁测径试的影响时间定如为图90s9遥条件下袁位于激光距正离上方喷40cm嘴袁流的高量度350ml/对雾3cm随着喷嘴距离激光高度的不断增大袁测得D50的值从高度为增大时到的高度108.59为33cm滋m袁时降的低116.56到高度滋为m曰23cm相反雾时滴谱的99.24相对滋宽m度袁随则之在再不断变小袁雾滴谱相对宽度由高度为3cm时的0.82一直降到高度为33cm时的0.38遥试验结果表明院随着喷嘴距离激光高度的增大袁雾滴粒径呈现先减小后增大的变化状态袁但总体变化幅度不大袁雾滴谱相对宽度则越来越小袁即雾滴的均匀性越来越好遥2.2.3转速对雾Fig.图99Droplet不同高度时sizeat的雾different滴粒径滴粒径的影响heights3cm粒径袁在的影响水离心喷平距如离嘴图为流量为350ml/min袁离心喷嘴与激光射线高度为1040cm遥袁测试时间定为90s条件下袁转速对雾滴随着转速在5000到15000rpm的范围内增加袁D10尧D50尧D90均逐渐减小遥在转速为5000rpm时袁增大转速到11000rom袁雾滴6ExpertLectures曳专家讲座谱相对宽度S从0.42一直增大到0.68袁说明雾滴的均匀性相对越11000rpm来越差袁但仍属于雾滴均匀性较好的范围内曰而随着转速从相对宽度再S从持续0.68增大逐渐转速时减小袁到雾0.60滴粒遥径试验分布结均果匀表性明增院强转袁雾速滴谱的增大袁会导致雾滴粒径变小袁同时也会导致雾滴谱相对宽度增大袁也即是导致雾滴的均匀性稍微减弱遥这有可能是转速的扰动作用在转速低时会使得有些雾滴破碎袁从而导致雾滴均匀性降低曰而当转速增大时袁相较于对雾滴的破碎作用袁转速对雾滴的凝聚作用更大袁因此使得雾滴均匀性增大遥2.2.4喷嘴Fig.与激10图光Droplet10不同转速时的水平size距离at对different的雾雾滴粒rotational滴粒径径的影响speed350ml/min在喷嘴对雾滴粒径袁测固的影响试定时间于激光上方13cm处袁转速9000rpm袁流量如定图为1190s遥的条件下袁喷嘴与激光的水平距离D50径0.57呈和在不现上D90同的升的趋势的水值都随着平距离下曰而其距雾离袁滴谱的离心喷增嘴的雾滴粒径对应的D10尧相大对而宽增度大袁S离心喷嘴的雾滴粒平距袁离接为着由20cm0.57处增袁由此大到可0.81见袁袁喷这嘴一与转激变光发的生则先从水在平喷距嘴0.68离与20cm激降光低的到时水雾滴粒径均匀性相对较好遥Fig.图1111Droplet不同水平距sizeat离different时的雾滴粒径distance2019年8月上喷头与激光粒度仪的距离对于雾滴粒径分布的影响主要是由于雾滴粒径测量仪器的时空采样性遥对于激光粒度仪的空间系统而言袁雾滴通过激光束的速度会影响测量结果遥在所有液滴离开喷嘴尧雾滴雾化刚完时袁雾滴运动初始阶段的速度几乎相同袁不同粒径的雾滴都具有较大的动能遥然而在继续运动过程中袁不断卷吸并混合外界气流袁使得射流断面不断扩大袁雾滴的运动速度不断降低袁导致远距离的雾滴会呈现分散袁使得其雾滴均匀性变小[13]同时袁风洞试验遥可以有效保证雾滴粒径分布结果的可靠性袁因为风速可以减缓小液滴速度迅速减小的趋势袁从而来提高激光粒度仪测量结果的准确性袁因此接下来将结合风洞进行关于风2.2.5速对雾滴粒径影响的试验遥9000rpm在风喷速数值大小尧如流嘴对图量与雾为激滴光粒12350高径度的影响差为3cm试验袁水平距离为40cm尧转速为所示ml/min遥的条件下袁不同风速下雾滴粒径的图12不同风对于风速Fig.从0m/s12Droplet增大至size速时6m/satdifferent的雾滴粒径的过程中airspeed袁雾滴粒径的平均体积130.03中径整体呈现下降趋势袁从风速为0m/s时平滴谱相降对低宽到度风则速可为以6m/s发现袁时在平风均速体从积0m/s中径为增大116.29均体到4m/s曰积而中时比径袁较为雾雾滴谱相对宽度从0.65减小到0.58袁这表明雾滴均匀性在增大曰在风速从4m/s变化到6m/s时袁雾滴谱相对宽度从0.58增大到0.61袁表明雾滴均匀性在变弱袁但仍处于较好的均匀性范围内遥从表中数据可以分析得出袁在整体为低风速下时袁随着风速的增大袁雾滴粒径以及雾滴谱相对宽度呈现小幅度减小的变化趋势雾滴沉积和漂移试验结果遥2.3利用Matlab对通过ImageJ扫描所得的水敏纸渊部分如图13所示冤沉积量数据进行插值袁并绘图得到如下图14和图15遥渊a渊冤aColor冤彩色image图2019年8月上渊b冤灰Fig.13图渊b冤Grayscale度图image40cm下列Experimental图中original13部分水敏纸实imageofpart验of原图watersensitivepapers结合Matlab时袁处X-Y图是利用距离风洞内部底面垂直高度为进于同一行插值水所平得到面上的由图ImageJ像曰而分析X-Z得到图则的是水利敏用离喷纸数据嘴袁水平距离为2m时袁处于同一垂直面上由ImageJ分析得到的水敏纸数据袁结合Matlab进行插值所得到的图像渊X,Y和Z方向如图4显示冤遥通过观察比对下面三张不同风速下的X-Y图渊如图14冤袁可以8m发现同样处条件下的其雾主滴要沉积部分均聚集在远处袁而且在风速为2m/s时袁在袁最在大风沉速积为量4m/s达到时了袁在350cm28m处袁的而且雾滴沉其沉积积量区最域大较值大也曰达到了350cm2风速为6m/s时袁袁但在其8m沉处积的区最域大比沉2m/s积量时仅仅的沉达积到区140cm域要2小曰而在时候的沉积区域要显得更小遥袁而且这渊a冤2m/s渊b冤4m/s专家讲座ExpertLectures7图14不同风速下袁雾渊c滴沉积冤6m/sWindFig.14Distributionofdroplet量的depositionunder分布的X-Y图Different根Speed据图的(X-Y)沉积面积来看袁可以发现风速越大袁雾滴的沉积区域越往远离喷嘴的一端聚集袁而且其沉积区域和沉积量显得越小遥据此推断袁风速越大的情况下袁雾滴受到的水平作用力越大袁这会使得雾滴漂移得更远袁因此雾滴的沉积区域才会越往远离喷嘴的一端聚集并且显得越小袁而且我们推断在风速为4m/s以及6m/s时袁雾滴的最大沉积区域应该是在离喷嘴水平距离8m以外更远的地方袁正因如此Matlab上绘制的图片才会只呈现一部分的沉积区域遥根据风速为2m/s时的图显示渊图15渊a冤冤袁可以看到雾滴主要沉积在右上部分袁主要表现为沉积在高度处于50cm到60cm的区域袁并且从图中可知道其最大沉积量数值大概为250cm2遥渊a冤2m/s渊b冤4m/s8ExpertLectures曳专家讲座图15不同风速下袁雾渊c冤滴沉积6m/s量的分布的X-Z图WindFig.15Distributionofdropletdepositionunder在SpeedDifferent风速(X-Z)为4m/s时渊图15渊b冤冤袁由图可以看到雾滴主要沉积在55cm左上值大概为到部100cm分以及90cm2之间中部的袁区大域概袁处并于高且从图度为中可40cm知道到其60cm最大袁沉长积度量为数在风速为6m/s遥时渊图15渊c冤冤袁由图可以看到雾滴主要沉积在120cm中间部分袁主要集中在高90cm2之间的区域袁而且从图度中为可30cm知道其到50cm袁长度为60cm到综合遥最大沉积量数值大概为观察三张图袁随着风速不断的增大袁可以发现不仅雾滴的沉积量在下降袁而且其沉积部分也在逐渐往下方偏移遥3结洒面1积冤论从也上在述增的大数据中袁也即是袁可喷以幅发现在增喷大嘴曰而当在流喷量嘴增的大时转袁速其增有大效时喷袁有效喷洒面积基本在一个范围内波动袁并且在转速为9000rpm时有峰值袁反映喷幅的变化幅度不大曰当高度增大时袁无论是外径袁内径还是有效喷洒面积都在减少袁表明喷幅也在变小遥但是据吴罗罗等[6]研究表明袁高度会使得雾滴飘失导致外径增大袁与此次实验结果不相符袁可能是由于喷嘴不一样造成的袁具体原因还需进波动2袁冤一步也随着实就是流验雾量确滴和定粒高遥径度的的大增小加并没袁对于有显测著量的值变D50化袁并没并且有雾太滴谱大的相对宽度S随着流量的增加也不断增大袁这反映了雾滴粒径的分布均匀性减弱遥但是据茹煜本试验中的研究与得随着之不同喷头袁有待流进量一步增加测袁雾滴粒径也有增大的趋势[14]袁而小袁表3冤明离心喷雾滴粒嘴径的的转大速小的会持随着续增变大小会袁导同致时转D50速的的值增相大对应试会导地遥致变雾滴谱相滴铺4相冤对喷宽对嘴度宽与度激S增S也光大随的袁之水减增平弱大距了袁离雾表的滴明增的分雾大布滴袁会均粒导匀径致性的测遥大量小值整体D50也和随着雾增大袁并且在该变量影响下雾滴粒径的分布均匀性会减弱试验5对于冤风速雾是滴影响粒径雾大滴沉小的影响积效果是的先显下著降因素后上,升低风袁速但下数进值行遥整此体次大小稍微减小遥我们猜测袁低风速下风既对雾滴有飘散作用袁同时也会有凝聚作用遥当风速较低时袁风在风洞中的凝聚作用小袁因2019年8月上此雾滴粒径会由于风而飘散曰而随着风速的增大袁在一个狭窄的风洞中袁风速增大导致雾滴受到的水平作用力增大而聚合袁使得雾滴粒径增大遥本次实验中袁随着风速增大会使得雾滴谱相对宽度S总体数值呈现下降的趋势袁表明雾滴的均匀性在增大袁与周莉萍的研究[15]可能是由于该袁试验中随着速的度设的置增的大速袁雾度过滴粒低径袁分使布得越雾不滴均受到匀有的悖水袁这平作用力小袁因此大部分作不规律的飘散运动导致雾滴粒径分布不均匀到的6水冤遥水平敏力纸越大的扫描袁雾以滴及会绘因制结风的果作表用明而袁使当得风飘速移越大的方时向袁雾与滴速受度不稳定袁导致雾滴的沉积区域会往远离喷嘴的方向移动袁而且在同一区区域7属于冤域在的无风条件下沉积量会呈外圆面积与袁内圆离心喷头喷现下降趋势面积之差洒遥曰区在域有为风同作心用圆的袁条件下其有效袁喷离心洒喷头会根据风的方向袁作一个向外扩散的运动袁而且风速越大袁雾滴的可辐射的范围越广袁但是在某一相同区域中的沉积量相比低风速情况下也会越少遥参考文献院[1]刘剑君袁贾世通袁杜新武袁等.无人机低空施药技术发展现状与趋势[J].农业工程袁2014(5)院10-14.[2]张东彦袁兰玉彬袁陈立平袁等.中国农业航空施药技术研究进展展望兖[J].植农业机械学报袁2014(10)机飞院53-59.[3]朱.小型农用无人直升行控制技术研究[D].南京院南京航空航天大学[4]张慧春袁DorrGary袁2013.袁郑加强袁等.扇形喷头雾滴粒径分布风洞试验傅[J].泽田农业机械学报[5]袁祁力钧.风洞袁2012(6)实验室院喷雾53-57.飘移试验[J].农业工程学报袁1999(1)罗罗院115-118.[6]吴袁李秉礼袁何雄奎袁等.雾滴飘移试验与几种喷头抗飘失能力的比较[7]茹煜袁金兰袁[J].周农业机宏平械学报袁等.航空施袁1996(S1)药旋转液院124-128.力雾化喷头性能试验[J].农业工程学报袁2014(3)院50-55.[8]FritzBK,HoffmannWC,LanY,tionoftheEPADriftReductionTechnology(DRT)Low-SpeedWindTunnelProtocol[J].曾爱军雄Journal奎ofASTMInternational.2009,6(4):102129.[9]袁何袁陈青云袁等.典型液力喷头在风洞环境中的飘移特性试验与评价[J].农业工程学报[10]tsizespectraclassification袁2005(10)categories院alapplicationscenarios[J].CropProtection.2008,27(9):1284-1288.[11]吕晓兰袁傅锡敏袁吴萍袁等.喷雾技术参数对雾滴沉积分布影响试验[J].农业机械学报袁2011(6)院70-75.[12]ZhuH,SalyaniM,blescanningsystemforevaluationofspraydepositdistribution[J].ComputersandElectronics海燕inAgriculture.2011,76(1):风轮转38-43.[13]周袁杨学军袁严荷荣袁等.盘式离心喷头试验[J].农业机械学报[14]q茹煜袁朱传银袁2008(10)袁包瑞袁院等76-79..航空植保作业用喷头在风洞和飞行条件下莉萍的雾滴粒径分布[J].农业工程学报袁2016(20)院94-98.[15]周.无人机机载喷雾系统喷雾特性及影响因素的研究[D].杭州院浙江大学,2017.
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