气流喷射角和喷头安装角是影响风幕式喷杆喷雾系统风送效果的重要因素,斜置式风幕喷杆喷雾系统作为一种气流喷射角和喷头安装角可调的风幕系统,可以有效地减少农药雾滴的飘移,提高病虫害防治效果,对比以往的风幕式喷杆喷雾系统,该系统对于农药雾滴具有更强的防飘移和风送效果。目前,国内对于风幕式喷杆喷雾施药系统的设计和研究大多停留在经验设计阶段,极少考虑到风幕系统的气流喷射角和喷头安装角对于喷雾流场的影响。本文在借鉴了很多国内外研究资料的基础上,使用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)数值模拟技术,研究了斜置式风幕喷杆喷雾系统的喷雾流场和雾滴飘移规律,并对数值分析结果进行了试验验证研究,得到了斜置式风幕喷杆喷雾系统在施药时雾滴的沉积和飘移规律,并提供了适用于本系统的最优工作参数组合。开展的主要研究内容包括:(1)总结了风幕式喷杆喷雾流场的两相流数值模型分析方法,根据斜置式风幕喷杆喷雾系统喷雾流场的数值分析特点,系统地分析和阐述了适用于其喷雾流场分析要求的两相流模型、连续介质湍流模型和粒子模型的基础理论和适用性,为斜置式风幕喷杆喷雾气液两相流场的数值分析研究提供了参考。(2)设计了斜置式风幕喷杆喷雾系统的试验装置,建立其喷雾流场的CFD数值模型,开展了斜置式风幕喷杆喷雾系统气流场的数值分析研究,进行了风幕出风口气流分布的试验验证,并将气流场的数值分析结果与试验测量结果进行对比分析。研究结果表明:当轴流风机转速在500r/min、1000r/min、1500r/min和2000r/min时,对应的风幕出风口平均速度为3.4m/s、6.9m/s、10.1m/s和13.3m/s。风幕出风口气流速度的分布较为均匀,风幕出风口气流速度的数值分析结果与试验测量结果的变化趋势基本一致,本文所建立的数值分析模型可以较为准确的模拟斜置式风幕喷杆喷雾系统流场的情况。(3)开展了斜置式风幕喷杆喷雾系统气液两相流场的数值分析研究,以雾滴的飘移率和沉积质量中心距作为施药质量的评价指标,分析了自然风、风机转速、喷雾压力、气流喷射角和喷头安装角五个因素对雾滴飘移率及沉积质量中心距的影响规律。选用五因素四水确定了正交试验设计方案,并通过极差分析对数值计算结果进行分析与总结。研究结果表明:影响雾滴飘移率和沉积质量中心距的因素从主到次的顺序依次为:自然风速,喷头安装角,风机转速,喷雾压力,气流喷射角。以雾滴飘移率作为评价指标时,斜置式风幕喷杆喷雾系统的最优工作参数为:自然风速为0,风机转速为2000r/min,喷雾压力为0.5MPa,气流喷射角为30°,喷头安装角为7.5°。(4)设计搭建了斜置式风幕喷杆喷雾系统雾滴飘移与沉积试验台,根据前述数值分析的结果,开展了不同工况下的斜置式风幕喷杆喷雾系统雾滴沉积和飘移试验研究。试验使用水平雾量仪装置收集雾滴并进行雾滴飘移率的计算,然后比较了数值计算与试验在不同工况下的飘移率。研究结果表明:飘移率的数值分析结果和试验结果之间存在一定偏差,绝对误差的最大值为15%,相对误差的最大值为37.7%,数值分析的雾滴飘移率变化趋势与试验结果基本一致。该数值模型能够较为准确的反映斜置式风幕喷杆喷雾系统的雾滴沉积和飘移规律,从而为后续的进一步研究提供了参考。