农药喷施过程中雾滴沉积分布与脱靶飘移研究

对农药通过空气运输并沉积到靶标植物表面(叶片或其它部位)、地面(土壤表层)以及大气(随风飘移)等不同部分的沉积进行研究。以苦苣菜、棉花和稗草作为靶标植物,取其不同生长阶段(总叶面积分别为15、135、300 cm~2)作为研究对象。在开路式风洞喷施加有荧光示踪剂喷雾介质,通过清洗并分析植物叶片、地面上放置的聚酯薄膜卡和风洞中悬挂的聚乙烯线测定荧光剂含量,分析不同体积中径、喷雾角、雾滴速度、流量、喷头高度、风速、植物类型、生长阶段等因素时的农药雾化后的分配过程,定量测试不同参数对农药在植物、地面和大气中的沉积比例分配的影响。建立了基于跨帧技术的粒子图像测速系统来增加测速范围,包括激光成像系统、脉冲发生器和分析软件。结果表明,喷雾角、雾滴速度、流量、植物类型等参数对植物、地面和大气等不同部分农药分配比例的影响不大,而雾滴粒径、喷头高度、风速、植物生长阶段对植物、地面和大气等不同部分农药分配比例的影响显著。当雾滴粒径由445μm减小到181μm时,地面上的沉积比例由82.7%减少到57.7%,空气中飘移部分的比例由30%减少到0.8%。当喷雾高度为40~60 cm、风速2~4 m/s时,农药在植物上的沉积比例都达到13.4%以上。因此,喷施农药时,应尽量使喷雾高度为40~60 cm,风速小于4 m/s,并根据防治目标、附近环境确定雾滴粒径。当喷施土壤活性除草剂等农药时,应选择产生较大的雾滴粒径,以增加在地面(土壤)上的沉积比例;而对于防治飞行类害虫,农药在空气中飘移部分的比例可以提高防治效果,所以较小的雾滴更加有效。靶标植物本身的特性也会影响农药的有效沉积效率,植物的生长阶段越靠后,叶面积越大,农药在植物上的沉积比例越高,在地面上沉积部分的比例越低,喷施除草剂时,尽量减少药剂在单子叶作物叶片上的沉积,增加在双子叶靶标杂草上的沉积量。选择不同的参数,将导致植物上的药剂有效沉积明显不同,也会引起农药流失部分的明显不同。     

影响雾滴靶标沉积效果的三种因素实验分析

为了节省农药及减少对生态环境的污染,研究喷雾角度、荷电电压、叶片表面性质对静电喷雾施药靶标沉积效果的综合影响,以黄瓜、西红柿、菠菜的叶片作为靶标进行静电喷雾实验,结合实验结果对喷雾角度、荷电电压、叶片表面性质与靶标沉积效果的关系进行分析和讨论。结果表明:随着喷雾角度的增加,荷电雾滴在叶片上的沉积量先升后降,合适的喷雾角度会使3种靶标上的沉积量都增加,对3种叶片最佳喷雾角度都为60°;荷电电压、叶片表面性质对沉积效果影响显著;叶片表面结构是影响作物上药液沉积效果的重要因素。该研究有助于更加合理高效调控静电喷雾系统工况参量,提高雾滴对靶标的有效沉积。     

喷嘴入口条件对微液滴生成的影响

利用数值计算的方法对微液滴的喷射过程进行研究.描述在1个完整周期内液滴的形成发展,并通过系统改变速度周期、平均速度、速度幅值、壁面接触角的对比模拟试验,对液滴喷射与液滴形成阶段的流动特性进行分析;在不同惯性比重下探究均匀、稳定液滴的形成区域.结果表明:雷诺数Re、弛豫时间C_H、速度脉动幅值Z_F对液滴喷射行为特征有显著影响,而且在一定条件下可以形成均匀稳定的液滴;通过减小Re,CH,ZF这3个量纲一化参数,可以获得较小的液滴喷射速度,但当Re很小时,在喷嘴出口处将无法形成液滴;疏水性壁面(润湿角θ=175°)液滴的断裂时间比亲水性壁面(润湿角θ=10°)迟.     

溴氰菊酯液滴在蕹菜叶面的接触角滞后性分析

为探究溴氰菊酯试剂液滴在蕹菜叶片表面的接触角滞后性规律,采用纤维细度分析仪和光学接触角测量仪,观测蕹菜叶面各分割部分的形貌特征,测量溴氰菊酯液滴的表面张力、液滴增加(或减少)过程动态接触角及铺展直径等润湿参数,并依据Equation of State法对叶片表面自由能进行计算和分析。结果显示,溴氰菊酯试剂液滴的表面张力在28.92～29.18 mN/m范围内;液滴在叶面的接触角滞后性Δθ范围为7.0°～10.1°,从叶片前端到中端再到末端,接触角滞后性呈先下降后上升的变化趋势。溴氰菊酯试剂液体与蕹菜叶片的表面自由能的大小越接近,越有利于液滴在蕹菜叶面铺展。     

柴油液滴冲击液膜润湿壁面实验和数值模拟

从实验和数值模拟两方面研究了液滴碰撞液膜润湿壁面的过程。实验采用高速摄像仪观测并分析了液滴撞壁后的铺展、水花形成和液滴破碎飞溅现象,并定量获得了液滴的铺展系数和铺展速度随时间的变化规律。实验结果表明:液滴的铺展系数和铺展速度的碰撞速度效应明显;碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大;液滴撞壁后的铺展速度迅速减小,碰撞速度越大铺展速度越大。数值模拟采用流体体积法,综合考虑液滴与壁面间传热及接触热阻的作用,建立了液滴撞壁数值模型。该模型模拟结果和实验数据吻合较好,证明了数值模型的准确性。数值结果表明:液体内部的压力梯度是液滴铺展、产生皇冠水花和以及液滴破碎飞溅的主要原因;毛细波是水花颈部收缩和液滴破碎飞溅的关键因素。     

植物源农药增效剂及其增效机理研究进展

一、植物源农药增效剂研制意义 增效剂是农药中的一种重要助剂,本身并无活性,但与相应的农药混用时,能明显改善其润湿、展布、分散、滞留和渗透性能,减少喷雾药液随风（气流）漂移,防止或减轻对邻近敏感作物等的损害,利于药液在叶面铺展及黏附、减少紫外线对农药制剂中有效成分的分解,达到延长药效,提高生物活性,减少用量,降低成本,保护生态环境的目的。增效剂的作用机理,主要是抑制或弱化靶标（害虫、杂草、病菌等）对农药活性的解毒作用,延缓药剂在防治对象内的代谢速度,从而增加生物防效。农药增效剂作为一大类农药助剂,对于不同种类的农药而言,选择与其复配的增效剂作用方式是不同的。增效剂的化学结构必须适应活性组分的作用方式：     

电场强化基面液滴蒸发的研究进展

为深入研究静电场对基面液滴蒸发的作用,结合有关国内外研究现状,通过分析电场对基面液滴的变形作用和对液滴内部流动模式和速率的影响,以及电场对液滴在上述两方面的影响与液滴蒸发的关系,分析了电场对基面上液滴蒸发过程的强化作用,对有关基面液滴在电场下蒸发的研究进展进行了介绍,根据前人的理论和试验研究结果探讨了电场对基面液滴蒸发强化作用的基本机制:电场能够使基面液滴的表面电荷分布和形貌特征发生变化,发生电润湿现象,同时改变液滴的内部流动形态,提高液滴的内部流动速率,从而从两方面强化液滴界面处的热交换,促进液滴的蒸发传质.同时,简要评析了目前的研究进展情况,并指出关于电场强化基面液滴蒸发值得进一步研究的方向.研究结果为高热流密度表面的静电雾化冷却技术研究提供了思路.     

考虑风扰的对靶喷雾机械臂药液喷洒动力学建模与试验

为实现对靶标杂草的有效覆盖和提高对靶施药精度,减少药液浪费和生态污染,采用基于二自由度机械臂的对靶施药方式,优化了除草机器人的对靶喷施性能;除草机器人药液喷洒模型的建立是提高对靶喷施精度的关键,在考虑风扰的前提条件下,根据液滴粒子轨迹动力学方程,结合机械臂连杆和关节变量参数,建立液滴喷洒轨迹模型,并推导得到液滴理论沉积覆盖区域;在此基础上通过计算机数值模拟,分析了喷头位姿、车速和风速对液滴落地沉积覆盖区域的影响,并对靶标点进行了坐标重构;在室内搭建了小型开口直流低速风洞并进行药液喷洒验证试验,利用图像处理技术获取试验的液滴落地沉积覆盖区域,对比其与理论沉积覆盖区域,形心误差范围为4.1~7.2 mm,区域匹配误差范围为9.1%~17.8%。试验结果表明:理论沉积覆盖区域与试验测定的结果误差较小,两者具有较高的一致性。     

基于CFD的离心泵叶片水力矩非定常特性

为研究离心泵叶片水力矩的非定常特性,利用CFD技术对XS50—160/7.5型离心泵内部流场进行三维非定常数值模拟,并通过离心泵能性能试验验证了数值模拟的有效性与准确性.通过模拟得到不同工况下叶片水力矩和叶片表面各监测点的压力脉动情况,并对其进行了分析.分析结果表明:在各工况下,叶片通过频率分量在叶片水力矩脉动中均占主导地位,泵轴转动频率分量在叶片表面压力脉动中均占主导地位;当频率大于叶片通过频率后,水力矩脉动强度与叶片表面压力脉动强度均相对较小;在设计工况下,叶片水力矩强度的RMS(均方根)值最小,偏离设计工况点越远,其RMS值越大,小流量工况和大流量工况下水力矩强度的RMS值相对于设计工况点近似对称分布;叶片压力面压力脉动强度大于吸力面压力脉动强度,叶片进口处压力脉动强度远小于叶片出口处压力脉动强度.     

离心泵进口回流诱导的空化特性

为了研究离心泵进口回流的空化特性,以IS65-50-160型离心泵为研究对象,首先选取CFX,Fluent和PumpLinx这3种模拟软件,应用标准k-ε模型,进行了网格无关性分析;其次,搭建了可用于外特性试验的开式试验台,将3种软件的外特性模拟值与试验值进行对比,分析3种软件在各工况下数值模拟的精确度;最后采用误差最小的模拟软件进行后续的空化和压力脉动数值模拟.结果表明:与其他2种数值模拟软件相比,CFX软件对小流量工况的模拟较为准确;由于回流的排挤作用加剧了主流区空化的发生;回流旋涡空泡的初生处于非附着状态,随着空化数的降低,最终附着在叶片上;回流旋涡空泡的发展和溃灭使得泵的特性曲线在急剧下降前出现了一段缓慢上升的趋势;在回流旋涡发生时,在叶轮进口以及叶片进口均出现了频率为9.7 Hz的低频脉动.     

导叶叶片数对井用潜水泵性能的影响

选取一典型井用混流式潜水泵作为研究对象,借助数值模拟和试验测量的方法研究导叶叶片数对井用潜水泵性能的影响。在导叶叶片型线不变的情况下,通过调整叶片数6、7、8共3个方案进行数值模拟。以单级泵模型建立计算域,划分高密度结构化网格,通过网格无关性分析确定了合适的网格划分方案。基于SST k-ω湍流模型和标准壁面函数进行多工况数值模拟,对不同叶片数方案的泵性能预测结果进行了对比。证实在小流量工况下,叶片数的增加提高了导叶叶片流道内整流效果,泵的扬程随叶片数的增加而提高。然而在大流量工况下,过多的叶片会占据更多的流道面积,并产生较大的水力损失。7叶片方案的进口面积与叶轮出口面积匹配较好,水力损失较小。将7叶片方案进行了加工制造和样机性能试验,试验结果表明模型泵性能优秀,高效区宽且具有无过载特性。数值模拟预测的扬程和功率均略高于试验结果,预测的泵效率与试验值基本一致,两者随流量变化的整体趋势基本一致,证实本文数值模拟具有一定的精度。     

液力减速器模型空化特性数值模拟及试验研究

为了研究液力减速器内部流场空化特性,基于ANSYS CFX软件,采用RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,选取液力减速器模型单个流道作为研究对象,对其在泵轮外环壁不同压力时进行数值模拟,并搭建减速器试验台,进行降压性能试验.将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了数值模拟方法对液力减速器空化特性预测是可靠的.研究结果表明:数值模拟方法获得的性能曲线与试验结果变化趋势一致,且可以捕捉到空化初生状态,数值模拟与试验结果平均误差为3.24%,可较好地反映液力减速器内部空化特性;随着泵轮外环壁压力不断降低,空化最先发生在泵轮叶片吸力面靠近轮毂的位置,之后向叶片中部扩大,直至占据叶片吸力面大部分区域;空泡分布在径向存在不均匀性,泵轮外环壁压力为0.25 MPa时,空化区域面积比(Sc/S)随着径向位置(r/R)的增大呈现先增大后减小的趋势,空化现象在流道靠近轮毂位置(r/R=0.3~0.5处)较为严重.     

气助式静电喷雾靶标物背部沉积特性

为了研究气助式静电喷雾中,药液雾化特性对其靶标背部沉积效果的影响,采用Ф80mm的西红柿果实作为靶标,配制1g／L的刚果红溶液模拟农药进行喷雾试验．运用OLID测试系统对不同施药条件（气体压力、静电电压、喷雾距离）下药液的雾化特性进行了测试,借助分光光度计定量分析靶标背部沉积量,结合试验结果对药液雾化特性与靶标背部沉积效果的关系进行了分析和讨论．结果表明：非静电喷雾时,雾滴不易粘附于标靶背部,与荷电喷雾时相比,背部沉积量较小可以忽略;在气动力和静电力的前后作用下,雾滴的粒径随气体压力、静电电压的增加而减小且分布愈均匀;增加气体压力、静电电压均可提高药液靶标背部的沉积量,其中静电电压影响最大;荷电啧雾时,雾滴的粒径愈小分布愈均匀有利于荷电药液在靶标物背部沉积．     

植保机械在国外的发展

现代农药使用技术由三部分组成：农药与剂型。施药工艺。施药器械。三者紧密联系、互相促进，植保机械的发展必然以农药剂型及施药工艺的发展为依托。当前农药使用技术的主要发展方向是降低农药施用量。提高农药在靶标上的附着率。减少农药对人体和环境的污染。国外植保机械的发展以美国、法国、德国、意大利、丹麦、日本等发达国家为代表。     

国外植保机具发展概况

现代农药使用技术由三部分组成：农药与剂型；施药工艺；施药器械。三者紧密联系、互相促进，植保机械的发展必然以农药剂型及施药工艺的发展为依托。当前农药使用技术的主要发展方向是降低农药施用量；提高农药在靶标上的附着率；减少农药对人体和环境的污染。国外植保机械的发展以美国、法国、德国、意大利、丹麦、日本等发达国家为代表。     

喷水推进混流泵叶片径向力

水力机械内的水压力脉动常常导致叶片的疲劳破坏及共振,为了研究叶片旋转交互作用引起的流体诱导水压力,基于CFD计算和模型试验开展导叶式喷水推进混流泵叶片交互作用径向力研究.建立了一个闭式的混流泵试验循环系统,在叶轮和泵轴内内置同步旋转测力计测量叶轮上的瞬时力和转矩.通过大量的标定确定试验轴系的动态特性.采用Fluent软件进行非定常数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了比较,分析了产生偏差的原因.结果表明:叶片旋转经过时的轴上径向作用力的频率与工况有关,同时叶片激发的径向力导致叶轮有与轴旋转方向相反旋转的趋势;计算的推进泵外特性与试验吻合较好,同时叶片交互作用径向力的量级也有较好的吻合度;从小流量到大流量工况,计算结果的变化趋势与试验结果一致.     

卧式轴流泵空化特性的数值分析

轴流泵内部的空化现象是影响叶轮能量转换,导致轴流泵扬程、效率等性能下降的重要原因.为了研究轴流泵内部的空化现象,以轴流泵TZX-700为研究对象,该型号轴流泵相较于一般的轴流泵无后置导叶.为了验证数值计算结果的准确性,对该卧式轴流泵分别进行了试验研究和数值模拟,试验曲线和数值计算曲线基本吻合.在设计工况和小流量工况下进行全流道数值模拟,对其空化特性曲线、叶片吸力面和压力面的静压分布以及空化体积分数分布进行分析.结果表明:当进口压力为101.325 kPa时,在叶片的吸力面就已经发生空化;在叶片压力面,当有效空化余量NPSH_a下降到临界空化余量NPSH_cr=7.79 m时,靠近进口边的叶顶处开始产生少量的空泡;随着NPSH_a的下降,叶片表面的空化区域进一步增加,对叶轮内的流场产生明显的影响,导致扬程急剧下降;在同一轴流泵进口压力下,小流量工况下叶片表面的空化区域相较于设计流量工况进一步扩大,由靠近轮缘的进口边向出口边和叶根处发展,空化现象更为严重.     

叶片开缝对单叶片泵径向力的影响

为了改善单叶片泵的运行特性,降低径向受力不均匀性,采用数值计算与试验相结合的方法分析了单叶片离心泵径向力的动态特性.研究了3个不同流量工况(0.6Q_d,1.0Q_d和1.4Q_d)下径向力的变化规律,结果表明,单叶片离心泵叶轮叶片工作面与背面所受压差是径向力产生的主要原因,并在小流量工况下径向力达到最值.通过对试验与数值模拟结果的分析对比,提出了平衡单叶片泵径向力的新方法-叶片开缝,并在叶片包角方向上选取3个不同位置(0°,90°和270°)布置宽度为1.0 mm的缝隙,分析了不同开缝位置对径向力及泵外特性的影响情况.结果表明:当在叶片尾缘开缝时,对泵的外特性影响较小,并可以较大降低单叶片离心泵叶片工作面和背面的压差,减小叶轮径向受力情况,提高单叶片泵的可靠性和使用寿命.     

农药残留检测方法及光谱技术在生菜农残检测中的应用

蔬菜农药残留给人们健康饮食带来很大安全隐患。为此,综述了几大类农药残留检测方法:活体测定法、理化检测法、快速检测法和光谱检测法,分析了它们各自特点。同时,基于光谱技术对生菜叶片上的农残进行了检测试验,比较了有农残叶片光谱与无农残叶片光谱,并通过PCA算法进行光谱特征提取,结合学习向量量化神经网络建立农残鉴别模型,取得了较好的鉴别结果。     

数学模式在土壤农药降解定量预测中的应用

随着科学技术的不断发展和农业科学技术的突破,许多研究已经将数学的方法与农业上的试验结合起来,本文阐述了农业领域土壤中的农药降解影响因素,对土壤中农药降解进行定量预测,说明了农药降解的影响因素的作用原理,分析数学模型在农业中能够预测土壤中的农药降解的可用性。