農藥霧滴霧化沉積飄失理論與實踐

第1章　緒論 001
1.1　 外植保機械的發展歷史 001
1.2　噴霧藥液霧化理論 004
1.2.1　液力式霧化 004
1.2.2　離心式霧化 004
1.3　霧滴沉積理論 005
1.3.1　潤濕模型 005
1.3.2　霧滴碰撞模型 006
1.3.3　霧滴鋪展動力學 007
1.3.4　霧滴聚並機理 007
1.4　農藥霧滴飄移及防飄方法 008
1.4.1　農藥霧滴飄移的影響因素 009
1.4.2　減少霧滴飄移的研究 010
參考文獻 012

第2章　農藥霧滴霧化沉積飄移特性 015
2.1　農藥霧滴霧化與噴霧方法 015
2.1.1　霧化的基本原理 015
2.1.2　霧滴霧化 015
2.1.3　噴霧方法 018
2.1.4　噴頭的霧化特性曲線 019
2.1.5　霧滴分佈特性曲線 020
2.2　農藥霧滴沉積特性 023
2.2.1　霧滴的運行 023
2.2.2　霧滴在作物冠層中的穿透特性 025
2.2.3　農藥霧滴在噴霧靶標上的沉積 029
2.2.4　農藥的使用劑量與噴施部位對沉積的影響 033
2.3　農藥霧滴的飄移特性 034
參考文獻 037

第3章　農藥霧滴霧化過程 038
3.1　農藥霧滴霧化研究背景與現狀 038
3.1.1　農藥霧滴霧化影響評價參數 038
3.1.2　 外霧化過程研究現狀 039
3.2　霧滴霧化力學模型 041
3.2.1　液膜破碎機理 041
3.2.2　霧滴分佈規律 045
3.3　霧滴霧化參數 049
3.3.1　霧滴霧化的粒徑分佈 050
3.3.2　霧滴的霧化過程 057
3.4　不同影響因數對藥液霧化特性的影響 064
3.4.1　農藥劑型對霧化過程的影響 064
3.4.2　噴霧助劑對霧化過程的影響 068
3.4.3　霧化壓力對霧化過程的影響 072
3.5　綜合研究結論 076
參考文獻 077

第4章　農藥霧滴霧化視覺化 082
4.1　霧化過程分析方法 084
4.1.1　霧滴圖像分析技術—PDIA 084
4.1.2　數碼成像技術—DIA 086
4.1.3　高速攝影圖像分析技術—HSCIA 087
4.2　霧化過程視覺化 090
4.2.1　PDIA霧滴粒徑視覺化 090
4.2.2　DIA視覺化 093
4.2.3　HSCIA視覺化 093
4.2.4　研究結論 095
4.2.5　扇形霧噴頭霧化特性 096
4.3　綜合研究結論 102
參考文獻 102

第5章　雙扇面噴霧施藥霧化特徵 105
5.1　 外研究現狀 105
5.1.1　技術發展狀況 105
5.1.2　噴頭的研究進展 106
5.1.3　霧滴霧化的研究 107
5.2　雙扇面組合噴頭霧化特徵 108
5.2.1　新型雙扇面組合噴頭 108
5.2.2　雙扇面組合噴頭霧滴霧化過程 108
5.2.3　霧滴霧化分佈特性 111
5.2.4　研究結果 112
5.3　霧滴霧化粒徑 113
5.3.1　霧滴霧化粒徑研究平臺構建 113
5.3.2　研究結果 114
5.4　綜合研究結論 116
參考文獻 117

第6章　防飄噴頭霧化 119
6.1　防飄IDK噴頭與標準ST噴頭霧化特性曲線 120
6.1.1　霧化特性曲線研究平臺構建 120
6.1.2　霧化特性曲線研究方法 120
6.1.3　研究結果與分析 120
6.2　IDK噴頭與ST噴頭霧化特徵 124
6.2.1　霧化特徵研究平臺構建 124
6.2.2　霧化模型建立 125
6.2.3　研究結果 126
6.2.4　研究結論 132
6.3　綜合研究結論 134
參考文獻 134

第7章　氣液兩相流霧化 137
7.1　氣液兩相流噴頭的結構設計 137
7.2　氣助式感應荷電噴頭 138
7.2.1　氣助式感應荷電噴頭原理 138
7.2.2　氣助式感應荷電噴頭的建模與分析 140
7.3　氣液兩相流噴頭的霧化特徵 141
7.3.1　氣液兩相流噴頭的霧化特性曲線 141
7.3.2　氣液兩相流噴頭的霧錐角 142
7.3.3　氣液兩相流噴頭的氣液比 143
7.3.4　霧滴霧化粒徑 144
參考文獻 147

第8章　靜電霧化 148
8.1　靜電噴頭的研發與霧化效果 148
8.2　靜電噴霧霧化理論分析 155
8.2.1　靜電霧化方式 155
8.2.2　霧滴 荷電量 155
8.2.3　霧滴荷電機理 156
8.2.4　荷電霧滴的輸運過程 163
8.3　靜電霧化噴頭靜電電場模擬 170
8.3.1　基於JMAG對感應式靜電噴頭靜電電場的模擬 170
8.3.2　其他的模擬條件 176
8.3.3　計算域 177
8.3.4　模擬結果 178
8.3.5　霧化模擬結果 180
8.4　感應式靜電霧化系統設計 182
8.4.1　霧化系統的組成 182
8.4.2　荷質比測量裝置 182
8.4.3　高壓電源的設計 185
8.4.4　感應式靜電噴頭的研製 186
8.4.5　感應靜電噴頭的荷電性能測試 187
8.5　靜電噴頭霧化性能研究 189
8.5.1　感應環 190
8.5.2　電導率對感應荷電噴霧的影響 190
8.5.3　流量對荷電效果的影響 193
8.5.4　氣壓對荷電效果的影響 194
8.5.5　噴頭與靶標距離對荷質比的影響 194
8.6　綜合研究結論 195
參考文獻 195

第9章　藥液理化特性對霧化的影響 200
9.1　理化參數對農藥霧化特性影響 200
9.1.1　藥液的動態表面張力 200
9.1.2　噴液表面張力對霧化的影響 203
9.2　綜合研究結論 209
參考文獻 210

第10章　農藥霧滴沉積 212
10.1　農藥霧滴沉積行為研究 212
10.1.1　霧滴在靶標表面的碰撞狀態 212
10.1.2　霧滴沉積行為影響因素 213
10.1.3　霧滴特性對藥液沉積分佈影響 213
10.2　霧滴沉積模型 214
10.2.1　潤濕模型 214
10.2.2　力學模型 216
10.2.3　能量模型 222
10.2.4　數學模型 224
10.3　影響霧滴撞擊固體表面行為的因素 224
參考文獻 225

第11章　農藥霧滴沉積聚並行為 227
11.1　霧滴聚並行為視覺化研究 229
11.1.1　霧滴聚並行為視覺化研究平臺構建 229
11.1.2　聚並行為視覺化研究方法 229
11.1.3　研究結果與分析 230
11.1.4　研究結論 232
11.2　不同因數對霧滴聚並流失的影響 232
11.2.1　靶標表面特性以及噴霧助劑對霧滴聚並流失行為的影響 232
11.2.2　施藥液量、靶標傾角對霧滴聚並行為的影響 238
11.2.3　噴頭種類對霧滴聚並行為的影響 240
11.2.4　研究結論 242
11.3　霧滴聚並行為對藥效的影響 242
11.3.1　霧滴聚並行為對沉積量的影響 242
11.3.2　霧滴聚並行為對農藥吸收的影響 245
11.3.3　研究結論 248
11.4　綜合研究結論 248
參考文獻 249

第12章　農藥理化特性對霧滴沉積的影響 251
12.1　霧滴在靶標上的沉積特性 251
12.1.1　沉積特性研究平臺構建 251
12.1.2　沉積測試方法 252
12.1.3　研究結果與分析 252
12.2　模擬噴霧條件下霧滴的沉積規律 256
12.2.1　霧滴沉積規律研究平臺構建 256
12.2.2　霧滴沉積規律研究方法 256
12.2.3　研究結果與分析 257
參考文獻 261

第13章　氣象因數對農藥霧滴沉積的影響 263
13.1　氣象因數對農藥霧滴沉積影響研究 263
13.1.1　影響農藥沉積的主要氣象因素 263
13.1.2　 外關於環境條件對霧滴沉積影響的研究 264
13.2　溫度、濕度對霧滴沉積影響 265
13.2.1　溫濕度對霧滴沉積影響研究 265
13.2.2　研究結果與資料分析 266
13.2.3　研究結論 270
13.3　風速對霧滴沉積影響 270
13.3.1　風速對霧滴沉積影響研究 271
13.3.2　研究結果與分析 271
13.3.3　研究結論 273
13.4　棉花冠層溫度變化規律及其對霧滴沉積影響 274
13.4.1　冠層溫度對沉積影響研究 275
13.4.2　研究結果與資料分析 275
13.4.3　研究結論 278
13.5　綜合研究結論 278
參考文獻 278

第14章　作物冠層與葉片表面結構特徵對霧滴沉積的影響 280
14.1　典型作物冠層及葉片表面特性研究 280
14.1.1　作物冠層特性 280
14.1.2　冠層特性研究 282
14.1.3　葉片表面微結構形態及描述 283
14.2　農藥霧滴在典型作物葉片上的沉積 292
14.2.1　霧滴在水稻、小麥與棉花葉片上的沉積 292
14.2.2　玉米葉片上的農藥霧滴沉積 294
參考文獻 296

第15章　靜電噴霧沉積特性 298
15.1　靜電噴霧霧滴沉積特性 298
15.1.1　高壓電場 298
15.1.2　回應面方法 300
15.1.3　人工神經網路模型 302
15.2　靜電噴霧系統及評價 304
15.2.1　靜電噴霧裝置 304
15.2.2　霧化性能評價 307
15.2.3　荷電性能評價 311
15.2.4　沉積效果評價 313
15.2.5　研究結論 313
15.3　基於回應面方法的荷電霧滴沉積回歸模型 315
15.3.1　回應面回歸模型研究 315
15.3.2　結果與分析 316
15.3.3　回歸模型的建立與驗證 320
15.3.4　研究結論 322
15.4　基於ANN模型的荷電霧滴沉積函數模型 322
15.4.1　基於BP演算法的ANN模型設計 322
15.4.2　荷電霧滴靶標背部沉積函數ANN模型 326
15.4.3　ANN模型與回歸模型的比較 328
15.4.4　基於BP演算法的荷電霧滴靶標背部沉積函數ANN模型簡評 329
15.4.5　研究結論 330
15.5　綜合研究結論 330
參考文獻 331

第16章　農藥霧滴飄移與防飄技術 334
16.1　霧滴飄移與防飄模型 334
16.1.1　霧滴在流場中的受力與分佈 334
16.1.2　霧滴飄移潛在指數與能量模型建立 340
16.1.3　霧滴飄移能量模型驗證 342
16.2　大型噴杆噴霧機田間作業過程中農藥霧滴飄移 343
16.2.1　噴杆噴霧機霧滴飄移測試系統 344
16.2.2　霧滴飄移測試系統評估6種噴頭飄移潛力 346
16.2.3　霧滴飄移測試系統評估雙噴頭組合霧滴飄移潛力 349
16.2.4　噴杆噴霧機小麥田間霧滴沉積與飄移 351
16.2.5　研究結論 354
16.3　綜合研究結論 354
參考文獻 355

第17章　防飄噴頭防飄性能研究與應用 360
17.1　飄移及防飄技術研究進展 360
17.1.1　影響飄移的因素 360
17.1.2　防飄噴頭 360
17.2　防飄扇形霧噴頭霧化 361
17.2.1　射流扇形霧噴頭霧化過程分析 362
17.2.2　噴頭霧化研究平臺構建 362
17.2.3　噴頭霧化研究方法 362
17.2.4　研究結果與分析 362
17.3　防飄射流扇形霧噴頭霧滴沉積分佈與飄移 364
17.3.1　霧滴粒徑的測定 364
17.3.2　霧滴沉積分佈與飄失潛力 366
17.3.3　研究結論 369
17.4　防飄噴頭在小麥玉米田雜草防除上的實際應用 369
17.4.1　防飄噴頭小麥田間雜草防治應用 369
17.4.2　防飄噴頭玉米田間雜草防治應用 371
17.4.3　研究結論 378
17.5　綜合研究結論 379
參考文獻 380

第18章　導流防飄技術與應用 383
18.1　導流防飄及迴圈噴霧技術研究現狀 384
18.1.1　輔助氣流噴霧技術 384
18.1.2　罩蓋噴霧技術 385
18.1.3　迴圈噴霧技術 390
18.2　導流防飄機理研究 392
18.2.1　氣流對霧滴飄失的影響 392
18.2.2　冠層對霧滴沉積飄失的影響 397
18.2.3　導流噴霧的防飄機理 401
18.2.4　研究結論 411
18.3　導流噴霧機的研製 412
18.3.1　擋板導流式噴霧機的設計 412
18.3.2　導流噴霧系統的設計 412
18.3.3　結構參數的確定 414
18.3.4　導流式噴杆噴霧機結構設計 420
18.3.5　研究結論 421
18.4　導流式噴霧機的防飄性能研究 421
18.4.1　防飄性能的風洞試驗 421
18.4.2　防飄性能的田間試驗 425
18.4.3　噴施除草劑藥效對比試驗 430
18.4.4　研究結論 430
18.5　迴圈噴霧機系統設計 431
18.5.1　“Π”型迴圈噴霧機設計要求 431
18.5.2　“Π”型迴圈噴霧機結構與工作原理 432
18.5.3　噴霧系統 433
18.5.4　防飄罩蓋 441
18.5.5　噴頭上仰角度對回收率和藥液沉積的影響 443
18.5.6　研究結論 445
18.6　迴圈噴霧機防飄性能研究 445
18.6.1　迴圈噴霧機防飄性能研究場地構建 446
18.6.2　飄失量測定 447
18.6.3　迴圈噴霧機與果園風送噴霧機藥液飄失情況比較 448
18.6.4　研究結果與分析 450
18.7　綜合研究結論 450
參考文獻 451

第19章　植保無人機防飄防蒸發劑型的研發應用 453
19.1　3%吡蟲啉·三唑酮超低容量劑的研製 454
19.1.1　溶劑與助溶劑的篩選 454
19.1.2　配方組分確定 456
19.1.3　理化性質的測定 459
19.1.4　研究結論 462
19.2　植保無人機靜電噴霧系統的研製 462
19.2.1　航空靜電噴霧系統設計 463
19.2.2　航空靜電噴霧系統的吸附性 465
19.2.3　航空噴施靜電油劑的製備 471
19.2.4　航空噴施靜電油劑的霧化與荷電效果 473
19.2.5　研究結論 476
19.3　飛防助劑對噴霧液性質的影響 476
19.3.1　供試飛防助劑 477
19.3.2　飛防助劑對蒸發速率的影響 478
19.3.3　飛防助劑對霧化效果的影響 479
19.3.4　飛防助劑對霧滴飄移的影響 480
19.3.5　研究結論 486
19.4　低空低量航空噴霧沉積和防治效果研究 487
19.4.1　低空低量航空噴霧沉積和防治效果研究方法 487
19.4.2　研究結果與分析 490
19.4.3　研究結論 495
19.5　綜合研究結論 495
參考文獻 497

第20章　植保無人機防飄技術與應用 501
20.1　 外無人機研究現狀 502
20.2　無人機流場模擬 502
20.2.1　無人機流場模擬 502
20.2.2　模擬計畫 503
20.2.3　四旋翼植保無人機的模擬預試驗 503
20.3　六旋翼植保無人機的空氣流場模擬 506
20.3.1　模型建立 506
20.3.2　邊界條件設置 508
20.3.3　模擬結果及分析 508
20.4　六旋翼植保無人機噴霧的數值模擬 510
20.4.1　模型建立 510
20.4.2　邊界條件設置 511
20.4.3　模擬結果及分析 512
20.5　六旋翼植保無人機噴霧作業的數值模擬 517
20.5.1　模型建立 517
20.5.2　邊界條件設置 519
20.5.3　模擬結果及分析 519
20.6　八旋翼植保機農藥霧化系統田間試驗 527
20.6.1　田間試驗內容 527
20.6.2　水稻田間試驗條件 527
20.6.3　水稻冠層霧滴沉積分佈、穿透性 528
20.6.4　水稻田霧滴沉積飄失 529
20.6.5　小麥蚜蟲防治藥效試驗 531
20.6.6　研究結果與分析 531
20.7　研究結論 536
20.7.1　六旋翼植保無人機流場情況 536
20.7.2　六旋翼植保無人機噴霧情況 536
參考文獻 538