在植保机喷雾作业中,混药方式主要采用注入式混合器和射流式混合器。注入式混合器为达到较好的混合效果,内部挡板结构复杂且体积较大;射流式混合器由于结构简单、成本低、混合效果好,被广泛应用于植保机械上,但仍存在混合比小、药量不可控和能量损耗大等问题,其中针对高混合比的两级射流式混合器研究尤其较少。为提高混合器的混药性能,本文首先利用软件仿真分析,根据模拟结果得到最佳混合器各结构参数,结合课题组任务水药混合比300:1～3000:1范围内且水流量达到140L?min-1的要求,设计出一种基于植保机械的两级注入式射流混合系统,最后根据仿真结构和系统设计搭建试验平台,在平台上对混合器结构及性能进行试验验证。其具体研究工作如下:（1）基于注入式和射流式混合器所存在的问题,本文设计了两种混合器模型。一种为常见的两个单级射流组合的混合器（a模型）和改变一级射流扩散管结构的两级射流式混合器（b模型）。为提高混合器的混药性能,利用Ansys Fluent软件分别对两种模型的不同收缩管角度和喷嘴直径进行性能分析。根据混合器变异系数和压力损失大小来评判混合器性能。模拟结果表明:当a、b模型两级收缩管角度均为21°,一级喷嘴直径为9mm、二级喷嘴直径为21mm时,混合器的混药性能达到最佳。但两种模型从单一评判标准考虑,a模型的混合均匀性比b好,且b模型的压力损失比a小。（2）为进一步提高a、b模型的混合性能,采用计算流体力学的方法对两级注入式射流混合器内部的药水流动特性进行了数值模拟。利用四因素四水平正交方法进行仿真设计,探究了不同喉管长度、扩散管角度对混合器出口面均匀性的影响。模拟结果表明:在a模型中,一级喉管长度为45 mm、二级喉管长度为80 mm、一级射流扩散管角度为13°、二级射流扩散管角度为7°时,变异系数值最小;b模型中,一级喉管长度为45 mm、二级喉管长度为80 mm、一级射流扩收管短轴长度为26 mm、二级射流扩散管角度为7°时,变异系数值最小。（3）根据模拟出来的最优参数,设计了两种模型结构。对混合器管内压力分布状态和药液体积分布状态进行了流场分析,结果表明:b模型比a模型混合均匀性好且压力损失小,b模型变异系数为0.019、压力损失为0.42Mpa。再对b模型结构中不同药液流速进行了混合均匀性分析,发现去除光管后药水仍能混合均匀。综合分析,以去除光管后的b模型为研究对象进行下一步试验验证。（4）结合以上仿真试验结果,以及课题组设计要求。对混合器系统进行了硬件选型、混合器系统软件设计以及人机交互界面设计,并开展了两级注入式射流混合器试验。为验证仿真模型的实际效果,采用图像分析法,对混合器轴向、径向像素和均方根误差进行分析,结果表明:在两级射流混合器内水药混合比为300:1～3000:1时,混合效果相似,且均匀性较好。另外,在植保机喷雾混合均匀性试验中,利用紫外分光光度法进行不同药流量混合比试验,结果表明:同一混合比的试验值与实际值的最大误差为5%,同一混合比的模拟值与试验值的最大误差为15%,且变异系数最大值为0.0345;而不同水流量混合比试验数据中试验值与标准值误差较小。结果验证出两级注入式射流混合器符合设计需求,且能适用于不同农作物种植密度的植保作业。