农药雾滴雾化沉积飘失理论与实践

第1章　绪论 001
1.1　国内外植保机械的发展历史 001
1.2　喷雾药液雾化理论 004
1.2.1　液力式雾化 004
1.2.2　离心式雾化 004
1.3　雾滴沉积理论 005
1.3.1　润湿模型 005
1.3.2　雾滴碰撞模型 006
1.3.3　雾滴铺展动力学 007
1.3.4　雾滴聚并机理 007
1.4　农药雾滴飘移及防飘方法 008
1.4.1　农药雾滴飘移的影响因素 009
1.4.2　减少雾滴飘移的研究 010
参考文献 012

第2章　农药雾滴雾化沉积飘移特性 015
2.1　农药雾滴雾化与喷雾方法 015
2.1.1　雾化的基本原理 015
2.1.2　雾滴雾化 015
2.1.3　喷雾方法 018
2.1.4　喷头的雾化特性曲线 019
2.1.5　雾滴分布特性曲线 020
2.2　农药雾滴沉积特性 023
2.2.1　雾滴的运行 023
2.2.2　雾滴在作物冠层中的穿透特性 025
2.2.3　农药雾滴在喷雾靶标上的沉积 029
2.2.4　农药的使用剂量与喷施部位对沉积的影响 033
2.3　农药雾滴的飘移特性 034
参考文献 037

第3章　农药雾滴雾化过程 038
3.1　农药雾滴雾化研究背景与现状 038
3.1.1　农药雾滴雾化影响评价参数 038
3.1.2　国内外雾化过程研究现状 039
3.2　雾滴雾化力学模型 041
3.2.1　液膜破碎机理 041
3.2.2　雾滴分布规律 045
3.3　雾滴雾化参数 049
3.3.1　雾滴雾化的粒径分布 050
3.3.2　雾滴的雾化过程 057
3.4　不同影响因子对药液雾化特性的影响 064
3.4.1　农药剂型对雾化过程的影响 064
3.4.2　喷雾助剂对雾化过程的影响 068
3.4.3　雾化压力对雾化过程的影响 072
3.5　综合研究结论 076
参考文献 077

第4章　农药雾滴雾化可视化 082
4.1　雾化过程分析方法 084
4.1.1　雾滴图像分析技术—PDIA 084
4.1.2　数码成像技术—DIA 086
4.1.3　高速摄影图像分析技术—HSCIA 087
4.2　雾化过程可视化 090
4.2.1　PDIA雾滴粒径可视化 090
4.2.2　DIA可视化 093
4.2.3　HSCIA可视化 093
4.2.4　研究结论 095
4.2.5　扇形雾喷头雾化特性 096
4.3　综合研究结论 102
参考文献 102

第5章　双扇面喷雾施药雾化特征 105
5.1　国内外研究现状 105
5.1.1　技术发展状况 105
5.1.2　喷头的研究进展 106
5.1.3　雾滴雾化的研究 107
5.2　双扇面组合喷头雾化特征 108
5.2.1　新型双扇面组合喷头 108
5.2.2　双扇面组合喷头雾滴雾化过程 108
5.2.3　雾滴雾化分布特性 111
5.2.4　研究结果 112
5.3　雾滴雾化粒径 113
5.3.1　雾滴雾化粒径研究平台构建 113
5.3.2　研究结果 114
5.4　综合研究结论 116
参考文献 117

第6章　防飘喷头雾化 119
6.1　防飘IDK喷头与标准ST喷头雾化特性曲线 120
6.1.1　雾化特性曲线研究平台构建 120
6.1.2　雾化特性曲线研究方法 120
6.1.3　研究结果与分析 120
6.2　IDK喷头与ST喷头雾化特征 124
6.2.1　雾化特征研究平台构建 124
6.2.2　雾化模型建立 125
6.2.3　研究结果 126
6.2.4　研究结论 132
6.3　综合研究结论 134
参考文献 134

第7章　气液两相流雾化 137
7.1　气液两相流喷头的结构设计 137
7.2　气助式感应荷电喷头 138
7.2.1　气助式感应荷电喷头原理 138
7.2.2　气助式感应荷电喷头的建模与分析 140
7.3　气液两相流喷头的雾化特征 141
7.3.1　气液两相流喷头的雾化特性曲线 141
7.3.2　气液两相流喷头的雾锥角 142
7.3.3　气液两相流喷头的气液比 143
7.3.4　雾滴雾化粒径 144
参考文献 147

第8章　静电雾化 148
8.1　静电喷头的研发与雾化效果 148
8.2　静电喷雾雾化理论分析 155
8.2.1　静电雾化方式 155
8.2.2　雾滴*大荷电量 155
8.2.3　雾滴荷电机理 156
8.2.4　荷电雾滴的输运过程 163
8.3　静电雾化喷头静电电场模拟 170
8.3.1　基于JMAG对感应式静电喷头静电电场的模拟 170
8.3.2　其他的模拟条件 176
8.3.3　计算域 177
8.3.4　模拟结果 178
8.3.5　雾化模拟结果 180
8.4　感应式静电雾化系统设计 182
8.4.1　雾化系统的组成 182
8.4.2　荷质比测量装置 182
8.4.3　高压电源的设计 185
8.4.4　感应式静电喷头的研制 186
8.4.5　感应静电喷头的荷电性能测试 187
8.5　静电喷头雾化性能研究 189
8.5.1　感应环 190
8.5.2　电导率对感应荷电喷雾的影响 190
8.5.3　流量对荷电效果的影响 193
8.5.4　气压对荷电效果的影响 194
8.5.5　喷头与靶标距离对荷质比的影响 194
8.6　综合研究结论 195
参考文献 195

第9章　药液理化特性对雾化的影响 200
9.1　理化参数对农药雾化特性影响 200
9.1.1　药液的动态表面张力 200
9.1.2　喷液表面张力对雾化的影响 203
9.2　综合研究结论 209
参考文献 210

第10章　农药雾滴沉积 212
10.1　农药雾滴沉积行为研究 212
10.1.1　雾滴在靶标表面的碰撞状态 212
10.1.2　雾滴沉积行为影响因素 213
10.1.3　雾滴特性对药液沉积分布影响 213
10.2　雾滴沉积模型 214
10.2.1　润湿模型 214
10.2.2　力学模型 216
10.2.3　能量模型 222
10.2.4　数学模型 224
10.3　影响雾滴撞击固体表面行为的因素 224
参考文献 225

第11章　农药雾滴沉积聚并行为 227
11.1　雾滴聚并行为可视化研究 229
11.1.1　雾滴聚并行为可视化研究平台构建 229
11.1.2　聚并行为可视化研究方法 229
11.1.3　研究结果与分析 230
11.1.4　研究结论 232
11.2　不同因子对雾滴聚并流失的影响 232
11.2.1　靶标表面特性以及喷雾助剂对雾滴聚并流失行为的影响 232
11.2.2　施药液量、靶标倾角对雾滴聚并行为的影响 238
11.2.3　喷头种类对雾滴聚并行为的影响 240
11.2.4　研究结论 242
11.3　雾滴聚并行为对药效的影响 242
11.3.1　雾滴聚并行为对沉积量的影响 242
11.3.2　雾滴聚并行为对农药吸收的影响 245
11.3.3　研究结论 248
11.4　综合研究结论 248
参考文献 249

第12章　农药理化特性对雾滴沉积的影响 251
12.1　雾滴在靶标上的沉积特性 251
12.1.1　沉积特性研究平台构建 251
12.1.2　沉积测试方法 252
12.1.3　研究结果与分析 252
12.2　模拟喷雾条件下雾滴的沉积规律 256
12.2.1　雾滴沉积规律研究平台构建 256
12.2.2　雾滴沉积规律研究方法 256
12.2.3　研究结果与分析 257
参考文献 261

第13章　气象因子对农药雾滴沉积的影响 263
13.1　气象因子对农药雾滴沉积影响研究 263
13.1.1　影响农药沉积的主要气象因素 263
13.1.2　国内外关于环境条件对雾滴沉积影响的研究 264
13.2　温度、湿度对雾滴沉积影响 265
13.2.1　温湿度对雾滴沉积影响研究 265
13.2.2　研究结果与数据分析 266
13.2.3　研究结论 270
13.3　风速对雾滴沉积影响 270
13.3.1　风速对雾滴沉积影响研究 271
13.3.2　研究结果与分析 271
13.3.3　研究结论 273
13.4　棉花冠层温度变化规律及其对雾滴沉积影响 274
13.4.1　冠层温度对沉积影响研究 275
13.4.2　研究结果与数据分析 275
13.4.3　研究结论 278
13.5　综合研究结论 278
参考文献 278

第14章　作物冠层与叶片表面结构特征对雾滴沉积的影响 280
14.1　典型作物冠层及叶片表面特性研究 280
14.1.1　作物冠层特性 280
14.1.2　冠层特性研究 282
14.1.3　叶片表面微结构形态及描述 283
14.2　农药雾滴在典型作物叶片上的沉积 292
14.2.1　雾滴在水稻、小麦与棉花叶片上的沉积 292
14.2.2　玉米叶片上的农药雾滴沉积 294
参考文献 296

第15章　静电喷雾沉积特性 298
15.1　静电喷雾雾滴沉积特性 298
15.1.1　高压电场 298
15.1.2　响应面方法 300
15.1.3　人工神经网络模型 302
15.2　静电喷雾系统及评价 304
15.2.1　静电喷雾装置 304
15.2.2　雾化性能评价 307
15.2.3　荷电性能评价 311
15.2.4　沉积效果评价 313
15.2.5　研究结论 313
15.3　基于响应面方法的荷电雾滴沉积回归模型 315
15.3.1　响应面回归模型研究 315
15.3.2　结果与分析 316
15.3.3　回归模型的建立与验证 320
15.3.4　研究结论 322
15.4　基于ANN模型的荷电雾滴沉积函数模型 322
15.4.1　基于BP算法的ANN模型设计 322
15.4.2　荷电雾滴靶标背部沉积函数ANN模型 326
15.4.3　ANN模型与回归模型的比较 328
15.4.4　基于BP算法的荷电雾滴靶标背部沉积函数ANN模型简评 329
15.4.5　研究结论 330
15.5　综合研究结论 330
参考文献 331

第16章　农药雾滴飘移与防飘技术 334
16.1　雾滴飘移与防飘模型 334
16.1.1　雾滴在流场中的受力与分布 334
16.1.2　雾滴飘移潜在指数与能量模型建立 340
16.1.3　雾滴飘移能量模型验证 342
16.2　大型喷杆喷雾机田间作业过程中农药雾滴飘移 343
16.2.1　喷杆喷雾机雾滴飘移测试系统 344
16.2.2　雾滴飘移测试系统评估6种喷头飘移潜力 346
16.2.3　雾滴飘移测试系统评估双喷头组合雾滴飘移潜力 349
16.2.4　喷杆喷雾机小麦田间雾滴沉积与飘移 351
16.2.5　研究结论 354
16.3　综合研究结论 354
参考文献 355

第17章　防飘喷头防飘性能研究与应用 360
17.1　飘移及防飘技术研究进展 360
17.1.1　影响飘移的因素 360
17.1.2　防飘喷头 360
17.2　防飘扇形雾喷头雾化 361
17.2.1　射流扇形雾喷头雾化过程分析 362
17.2.2　喷头雾化研究平台构建 362
17.2.3　喷头雾化研究方法 362
17.2.4　研究结果与分析 362
17.3　防飘射流扇形雾喷头雾滴沉积分布与飘移 364
17.3.1　雾滴粒径的测定 364
17.3.2　雾滴沉积分布与飘失潜力 366
17.3.3　研究结论 369
17.4　防飘喷头在小麦玉米田杂草防除上的实际应用 369
17.4.1　防飘喷头小麦田间杂草防治应用 369
17.4.2　防飘喷头玉米田间杂草防治应用 371
17.4.3　研究结论 378
17.5　综合研究结论 379
参考文献 380

第18章　导流防飘技术与应用 383
18.1　导流防飘及循环喷雾技术研究现状 384
18.1.1　辅助气流喷雾技术 384
18.1.2　罩盖喷雾技术 385
18.1.3　循环喷雾技术 390
18.2　导流防飘机理研究 392
18.2.1　气流对雾滴飘失的影响 392
18.2.2　冠层对雾滴沉积飘失的影响 397
18.2.3　导流喷雾的防飘机理 401
18.2.4　研究结论 411
18.3　导流喷雾机的研制 412
18.3.1　挡板导流式喷雾机的设计 412
18.3.2　导流喷雾系统的设计 412
18.3.3　结构参数的确定 414
18.3.4　导流式喷杆喷雾机结构设计 420
18.3.5　研究结论 421
18.4　导流式喷雾机的防飘性能研究 421
18.4.1　防飘性能的风洞试验 421
18.4.2　防飘性能的田间试验 425
18.4.3　喷施除草剂药效对比试验 430
18.4.4　研究结论 430
18.5　循环喷雾机系统设计 431
18.5.1　“Π”型循环喷雾机设计要求 431
18.5.2　“Π”型循环喷雾机结构与工作原理 432
18.5.3　喷雾系统 433
18.5.4　防飘罩盖 441
18.5.5　喷头上仰角度对回收率和药液沉积的影响 443
18.5.6　研究结论 445
18.6　循环喷雾机防飘性能研究 445
18.6.1　循环喷雾机防飘性能研究场地构建 446
18.6.2　飘失量测定 447
18.6.3　循环喷雾机与果园风送喷雾机药液飘失情况比较 448
18.6.4　研究结果与分析 450
18.7　综合研究结论 450
参考文献 451

第19章　植保无人机防飘防蒸发剂型的研发应用 453
19.1　3%吡虫啉·三唑酮超低容量剂的研制 454
19.1.1　溶剂与助溶剂的筛选 454
19.1.2　配方组分确定 456
19.1.3　理化性质的测定 459
19.1.4　研究结论 462
19.2　植保无人机静电喷雾系统的研制 462
19.2.1　航空静电喷雾系统设计 463
19.2.2　航空静电喷雾系统的吸附性 465
19.2.3　航空喷施静电油剂的制备 471
19.2.4　航空喷施静电油剂的雾化与荷电效果 473
19.2.5　研究结论 476
19.3　飞防助剂对喷雾液性质的影响 476
19.3.1　供试飞防助剂 477
19.3.2　飞防助剂对蒸发速率的影响 478
19.3.3　飞防助剂对雾化效果的影响 479
19.3.4　飞防助剂对雾滴飘移的影响 480
19.3.5　研究结论 486
19.4　低空低量航空喷雾沉积和防治效果研究 487
19.4.1　低空低量航空喷雾沉积和防治效果研究方法 487
19.4.2　研究结果与分析 490
19.4.3　研究结论 495
19.5　综合研究结论 495
参考文献 497

第20章　植保无人机防飘技术与应用 501
20.1　国内外无人机研究现状 502
20.2　无人机流场模拟 502
20.2.1　无人机流场模拟 502
20.2.2　模拟计划 503
20.2.3　四旋翼植保无人机的模拟预试验 503
20.3　六旋翼植保无人机的空气流场模拟 506
20.3.1　模型建立 506
20.3.2　边界条件设置 508
20.3.3　模拟结果及分析 508
20.4　六旋翼植保无人机喷雾的数值模拟 510
20.4.1　模型建立 510
20.4.2　边界条件设置 511
20.4.3　模拟结果及分析 512
20.5　六旋翼植保无人机喷雾作业的数值模拟 517
20.5.1　模型建立 517
20.5.2　边界条件设置 519
20.5.3　模拟结果及分析 519
20.6　八旋翼植保机农药雾化系统田间试验 527
20.6.1　田间试验内容 527
20.6.2　水稻田间试验条件 527
20.6.3　水稻冠层雾滴沉积分布、穿透性 528
20.6.4　水稻田雾滴沉积飘失 529
20.6.5　小麦蚜虫防治药效试验 531
20.6.6　研究结果与分析 531
20.7　研究结论 536
20.7.1　六旋翼植保无人机流场情况 536
20.7.2　六旋翼植保无人机喷雾情况 536
参考文献 538