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1、l I 1l Il l lI I I IUI I l l lU IY 2 3 6 0 7 4 4P h D D i s s e r t a t i o nA T o M I Z A T I O NA N DA o D R O P L E TF L O WF L L D SO FA NA AS S I S T E DV A R I A B L E R A T ES P R A Y E RF o RT R E EC R o PA P P L I C A O NSB y G uJ i a b i n gS u p er v i s or ：Pr o f D i n gW e i m i n Pr o
2、 f H e p i n gZ h uM a j o r ：A g r i c u l t u r a lM e c h a n i z a t i o nE n g i n e e r i n gN a n j i n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t yD e c e m b e r ，2 0 1 2原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
3、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者( 需亲笔) 签名：融蒙矧乙汐，d 年，0 2 月争日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密函。( 请在以上方框内打“”)学位论文作者( 需亲笔) 签名：顾农1 卜沏，。年，。月丫日导师( 需亲笔) 签名：刎Z ，年zH - 6 日摘要A B
4、 S T R A C T 第一章绪论目录1 1 研究背景 1 2 变量喷雾技术发展现状及趋势 1 3 新型风送式变量喷雾机简介 1 4 研究思路 1 5 研究目标 参考文献15891 113第二章五指风送式喷头雾滴粒径分布特性的研究2 12 1 引言 2 2 材料与方法 2 3 结果与讨论 2 3 1 不同占空比对于雾滴尺寸分布的影响 2 3 2 不同溶液对于雾滴尺寸分布的影响 2 3 3 风速以及喷施压力对于雾滴尺寸的影响 2 4 结论 2 5 本章小结 参考文献第三章风送式变量喷雾机出口气流分布特性的研究4 33 1 引言 3 2 材料与方法 3 2 1 气流分布模型 3 2 2 喷雾机结
5、构配置。 3 3 结果与讨论 3 3 1 喷雾机静止工作状态 3 3 2 喷雾机运动工作状态 3 4 结论 3 5 本章小结 参考文献第四章风送式变量喷雾机出口气流冠层内分布特性研究6 1 4 1 引言 4 2 材料与方法 4 2 1 叶面积指数的测量 4 2 2 动态风速的测量j 4 2 3 动态风速测量点 4 3 结果与分析 4 3 1 保护罩对气流速度测量的影响 4 3 2 在不同果树中气流分布情况 4 4 结论，UT1纠纠巧巧驼柏钙们钙=宇鸥鹃鹋的刚引皓盯盯盯弛4 5 本章小结7 8 参考文献7 9第五章风送式变量喷雾机变量作业下喷雾特性研究8 15 1 引言8 1 5 2 材料与方法
6、8 1 5 2 1 喷雾试验装置及参数8 1 5 2 2 冠层内测量点的设置8 2 5 2 3 样本采集与处理方法8 2 5 3 结果与分析8 4 5 3 1 占空比对于喷雾覆盖率与沉降量的影响8 4 5 3 2 风机进口内径对于喷雾覆盖率与沉降量的影响9 0 5 3 3 喷雾机行驶速度对于喷雾覆盖率的影响9 1 5 4 结论9 5 5 5 本章小结9 5第六章结论与后续研究建议6 1 结论 6 2 创新点 6 3 后续研究建议附录攻读博士学位期间发表的论文致谢盯“ g ；g ；的他11摘要风送式变量喷雾机气液两相流及雾化的试验研究摘要传统的风送式喷雾机被普遍运用于果园病虫害防治作业中，喷雾机
7、借助辅助气流的作用增加叶片间的扰动，提高雾滴的穿透能力，使得雾滴均匀粘附到叶片的表面，增大叶片表面覆盖率，确保高品质果品的产量，提高人们的生活水平。然而，传统的风送式喷雾机械不能根据树冠的大小和密度实时调整喷施量，进行针对性的精确喷雾，因此一旦喷雾机开始工作，就会按照设定的喷雾参数进行定量喷施，导致对靶标过量喷雾或者喷施量不足，以及对非靶标的误喷，从而产生对周围环境的污染。风送式变量喷雾机能够在一定程度上解决传统的风送式喷雾机所存在的问题，能够根据靶标的具体结构参数调整药液的喷施量，变量喷施农药，从而实现有的放矢。未来变量喷雾机械的发展方向应是根据靶标的实际情况对辅助风速和药液喷施量同时实施变
8、量控制。本研究基于U S D A - A R S A T R U ( 美国农业部农业工程应用技术国家实验室) 自主研发的新型五指风送式变量喷雾机。该喷雾机采用的五指风送式喷头将传统大的气流出口变成若干个小的圆柱形气流出口，可以提高雾滴的穿透性，改善气流在树叶密度较大的果树冠层内部的分布情况。该喷雾机对每个喷头药液输送端都采用P W M 控制电磁阀的通断时间，单独控制每个喷头的药液流量。由于果树冠层各截面具体的结构特征参数显著不同，该喷雾机喷头的特殊结构对于果树每个区域的精密喷雾具有潜在的优势。目前该喷雾机已经实现了对靶标的有无、密度和大小变量喷施药液，然而，根据靶标的具体情况进行风速变量控制尚
9、未实现。本研究采用调节风机进口内径以改变喷头出口风速的方法，探索根据靶标具体结构特征参数实现风速变量控制的可行性，为风送式变量喷雾机实施变量风速控制提供依据。利用P W M 控制电磁阀通断时间从而控制各个喷头药液流量的五指风送式喷头能够在变量工作条件下确保一致的雾滴粒径分布，这是实现根据靶标具体参数进行变量喷雾的前提条件。影响雾滴粒径大小的可控参数主要有电磁阀占空比、喷雾压力、喷头出口风速和喷雾药液物理特性。因此需首先研究该五指风送式喷头在这些相关变量参数影响下雾滴粒径的分布情况。雾滴粒径随着喷头出口气流速度、喷雾压力、喷雾药液特性的变化而变化。试验结果表明：在这四个变量中，喷雾压力对雾滴粒径
10、大小的影响最大，其次是喷雾药液的物理特性，最后是喷头出口风速。对于给定的工作条件，当占空比为2 0 1 0 0 时，雾滴粒径分布无显著变化，占空比为1 0 时，雾滴粒径分布波动较大，电磁阀占空比的切换频率是1 0H z 。为减少雾滴粒径在变量工作摘要条件下有较大的波动，因此该喷雾机选择的工作条件是：保持喷雾压力恒定，占空比的工作范围为2 0 1 0 0 。虽然风速对雾滴粒径的变化会有一定影响，但雾滴粒径在风速作用下的波动范围满足喷雾机变量作业要求。为了检测该风送式变量喷雾机喷头出1 ：2 气流的分布情况，通过调节风机进口内径( 0 1 3m ，0 1 5m ，0 1 8m ，0 3 4m )
11、以改变喷头出口风速，并在不同行驶速度( 0k m s ，3 2k m h ，4 8k m h ，6 4k m h ，8 0k m h ) 时，采用C T A 风速测量仪检验该喷雾机在距离喷头出口不同远处( 0 0 2 5m 3m ) 以及距离地面不同高度( 0 2m - 2m ) 处气流速度和动态气流压力的分布。喷头喷出气流在距离喷头出口O 0 2 7m 处以5 0 。的扩张角喷射到空气中，距离喷头出口0 0 8m 处单个五指风送式喷头相邻两喷口喷出气流开始混合。当喷雾机行驶速度为0k m h 时，喷头出口气流速度随着风机进口内径的增大而增大，随着喷头出口距离的增大而按照双曲线函数关系递减。当喷雾机的行驶速度为3 2k m h 8 0k m h 时，气流速度随着喷头出口距离的增大而减小，而动态气流压力在距离喷头出口( 0 3m ) 范围内随着喷头出口距离的增大而缓慢增加。气流速度和动态气流压力随着风机进口内径的增大而增大。根据试验结果得知，通过改变风机的进口内径能够有效的改变喷头出口气流分布，并能够实现在给定的风机进口内径、给定的喷头出口距离所在的高度方向上气流分布均匀，表明了该喷雾机通过调节风机进口内径实现变量风速控制的可行性。当喷雾机行驶速度为3 2 8 0k m h ，喷雾机行驶速度的变化对喷头出口气
