我国苹果园病虫害的防治工作以喷雾机具喷施化学防治为主,喷药工作量占果园总劳动作业的30%左右;随着我国苹果园矮砧密植栽培模式的逐步推广,机械作业立地条件的不断完善,为各类果园喷雾机的田间作业提供了良好的基础。针对传统喷雾机对矮砧密植果园自由纺锤树形施药作业时冠层上下层施药量与树形不匹配、着药不均匀、雾滴穿透性差等问题,设计了对称喷杆式果园喷雾装置,通过仿真试验和台架试验相结合对喷杆管型、管路压降、施药参数等进行优化,实现果树冠层均匀着药,提高生态环境质量。通过查阅国内外相关喷杆和仿形喷雾技术,调研矮砧密植果园种植模式及树形特点,结合果树冠层均匀施药技术要求,确定了喷雾装置整体施药方案,对喷头和液泵进行选型;基于管路压力损失理论分析了管路长度、内径、液体流速与管路内壁粗糙度等相关参数对管路内部液流流动情况及压力损失的影响,得出短管路、大内径、低流速的平滑管道压力损失较小。基于计算流体力学理论仿真分析了管路变径接口、入水口位置、喷头与与施药管路的相对位置和直管管路的管径、弯管管路处的转角角度、竖直管路与水平管路多喷口对管路压降的影响关系,以管路压降及各喷口压力均匀度为评价指标,确定了施药管路参数为仿形弯管管路转角角度为35°～50°、管路内径为13 mm、喷头数量为2～5个;利用Fluent软件对整体管路内部流场仿真得到施药管路各喷口处压力值,对外部雾流场施药模拟效果分析确定管路上端、下端喷头型号及与果树冠层相符合的施药量。采用自建的喷杆喷雾装置,以喷头数量、喷雾距离、喷头类型、喷雾压力作为自变量因素,以雾滴沉积量、雾滴沉积密度、雾滴覆盖率及其变异系数作为评价指标。单因素试验确定各自变量因素取值范围及影响规律,利用三因素三水平响应面试验的方差分析法得出最优参数组合,并采用验证试验进行验证。单因素试验结果表明对称喷杆式喷雾装置喷头数量为5个、间距为55 cm、喷雾距离1.0～2.0 m、喷头类型为6502、6503、6504型,喷雾压力为0.6～1.0 MPa;响应面试验结果表明各因素对雾滴沉积量的影响顺序为喷头类型＞喷雾距离＞喷雾压力,对称喷杆式喷雾装置最优参数组合为喷雾距离1.4 m、喷头6504型、喷雾压力1.0 MPa,试验验证表明雾滴沉积量与预测值误差在5%以内,雾滴沉积密度为146滴/cm2,雾滴体积中值直径为149 um,满足《GB/T 17997-2008》作业要求。通过垂直雾滴分布测量仪测定试验与喷雾装置性能试验验证对称喷杆式果园喷雾装置的施药效果,垂直雾滴分布测量仪测定试验表明对称喷杆式果园喷雾装置在沿树形垂直高度方向上药液分布与果树冠层需求相一致;喷雾装置性能试验结果表明对称喷杆式果园喷雾装置在果树垂直高度方向雾滴附着均匀性较好,雾滴穿透性能良好,雾滴沉积密度外膛＞中膛＞内膛、叶面＞叶背,雾滴沉积密度均大于70滴/cm2,满足果园喷雾施药作业要求。