风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．011*风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析121茹煜朱传银包瑞(1．南京林业大学机械电子工程学院，南京210037;2．中国民用航空总局第二研究所，成都610041)摘要:航空喷雾作业受侧风的影响容易产生雾滴的随风飘失，影响喷雾效果。对影响雾滴飘移行为的相关因素进行了分析，运用在三维坐标系中建立的雾滴运动方程，获得了雾滴在侧风作用下的飘移预测模型，通过计算可以预测雾滴在侧风作用下的飘移距离。利用风洞通过雾滴浓度测试方法

2、进行了不同气流条件和喷雾条件下的雾滴飘移规律的试验研究，并通过线性回归模拟法计算获得雾滴在风洞试验条件下的实际飘移距离。试验结果显示，随着气流速度增大，雾滴飘移距离明显增加，小于200μm的雾滴在侧风作用下更容易发生飘移;对于雾滴粒径在250μm以上大雾滴虽然也会沿风洞下风方向发生飘移，但其垂直方向的动能也比较大，因而飘移距离比较短。通过分析比较了试验计算的雾滴飘移距离与运动模型得到的雾滴飘移距离预测值，雾滴飘移随雾滴粒径和气流大小的变化规律的结果比较吻合，雾滴运动模型作为雾滴飘移行为的显性表达式是可行的。关键词:风洞雾滴飘移预测模型航空

3、喷雾+中图分类号:S252.3文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0066-07雾滴飘移量试验，反映了不同类型喷头的飘移特引言［9］性。李秉华等采用室内恒定风速模拟，结合分光航空喷雾因其作业效率高，已日益成为农林病光度法测定和数学模型方法研究了不同农药喷雾量［1－2］［10］虫害快速、高效防治的首选作业模式。但由于及喷雾溶液浓度在接近地面处的飘移情况。祁航空喷雾受作业条件和环境因素的影响，存在飘移力钧等应用数学建模方法分析了不同喷雾参数与飘损失大、沉积效果差的问题。侧风对雾滴产生的随移量之间的相关关系，并通过回归分

4、析，确定了它们［11］风飘失，即雾流中的细小雾滴被与雾滴运动相垂直对飘移量的作用程度。吴罗罗等用风洞设备分［3］的气流携带出靶标区后消失或再沉降的过程，是别比较了多种类型喷头在不同侧风条件下的抗飘失［12－13］影响航空喷雾效果的主要因素。能力。以上风洞中雾滴飘移研究主要是以飘目前雾滴飘失的研究方法主要是田间测试和风移量为核心比较了几种不同喷头在不同作业参数下洞研究。Teske等根据大量田间测试结果经过近10年的飘失情况，而雾滴飘移距离在航空喷雾中是反映研发了著名的AGDISP(Agriculturaldispersion)和雾滴飘移的非

5、常重要参数，是评价航空喷雾效果非［4－5］AGDＲIFT(Agriculturaldrift)模型。用户可以常重要的指标。目前，就影响雾滴飘移距离主要参输入喷嘴、药液、飞机类型、天气因素等，通过对内部数的量化研究很少，也未形成预测雾滴飘移规律的数据库调用，预测可能产生的飘移，有效准确预测范数学模型。围可达20km。Fritz等通过一系列喷嘴在低速风洞本文对影响雾滴飘移行为的相关因素进行分中测得的尺寸和流量建立了WTDISP(Windtunnel析，获得各因素对雾滴飘移的预测模型，并应用低速dispersion)模型，得到不同喷嘴在风洞条件

6、下的飘风洞，建立侧风影响雾滴飘移的测试系统，利用气溶［6］移规律。由于气象因素的不稳定性和不可控性胶颗粒质量浓度测试方法开展不同气流条件和喷雾使得田间试验结果很难重复，确定某一因素对试验条件下的雾滴飘移规律的试验研究。结果的影响作用和对该因素的作用进行量化变得非1风洞内雾滴飘移预测模型［7－8］常困难。国内更多的学者针对喷洒部件的防飘性能采用了室内风洞试验研究，傅泽田等利用英国雾滴在输运过程中会受到很多力的共同作用，SilsoＲesearchInstitute的风洞完成了一定下风处的分析起来非常复杂。为了突出主要力的作用特征，收稿日期:2

7、013-11-21修回日期:2014-01-12*“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2012BAD19B08)、江苏省自然科学基金资助项目(BK20131422)、江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)和江苏省高校优秀中青年教师和校长境外研修资助项目作者简介:茹煜，副教授，博士，主要从事植保机械和农药使用技术研究，E-mail:superchry@163．com第10期茹煜等:风洞条件下雾滴飘移模型与其影响因素分析67同时方便建立雾滴运动数学模型，这里进行一些假λ———动量弛豫系数设，认为单个雾滴是球状粒子，而且不考虑其变形特联合

8、式(1)～(8)，可以求出雾滴在三维坐标位征;忽略雾滴的蒸发和气流对雾滴的干扰。因而所置处的运动速度。其中，雾滴初始速度主要是由喷研究风洞条件下的稀疏两相流雾滴在输运过程中仅射压力决定;通过流