农药是指在农业生产中用于防治农作物病虫害、消除杂草的各种药剂的统称。从大量使用农药来防治病虫草害至今的几十年里,农药的使用对人类和社会的贡献是全世界人们都有目共睹的。在农业生产中,有效地使用农药不仅可以提高粮食产量,而且可以减轻人们的劳动强度:在非农生产中,农药也曾发挥了很大的作用。但是由于农药的使用存在较多的问题,使得大量的农药流失到非靶标环境中,这样不仅浪费了农药,还造成了严重的环境污染。解决这一问题的一条技术出路便是在精准施药技术思想指导下的施药机械的革新、改造。基于此思想,本文结合重庆市科技攻关项目“基于太阳能集成的灌溉低能耗远程控制系统研究”,研制了一种可变喷射范围的喷药装置。该喷药装置由步进电机带动,通过调节涡流室深度,改变喷雾角大小,实现根据植株外形定靶定形精准喷药。喷药装置的设计思路来源于可调式旋水芯喷嘴,因此本文首先从理论上分析了影响喷嘴喷雾角大小的因素:理想情况下,喷雾角只与喷嘴的结构有关。接着,本文利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT仿真模拟流体在喷嘴内的流动,研究喷雾角与喷嘴结构参数的关系,优化喷嘴结构,研制喷药装置,并通过仿真得到了喷药装置涡流室深度与喷雾角间的函数关系:L=f(θ),为后期喷药装置的控制提供了依据。最后,通过自制实验测试平台验证了喷药装置可变喷射范围的功能。此外,本文还详细介绍了利用FLUENT软件对喷嘴内流场进行数值模拟研究的过程与方法以及喷药装置的结构设计过程。实验结果表明:本文研制的定靶定形喷药装置能够在一定条件实现喷射范围的变化。