增加农药喷雾液滴在植物叶面上的附着率,减少雾滴的滚动或溅射,使之在叶面上稳定沉积,可以提高农药的生物防治效率,是优化植保机械喷头设计的重要依据。了解农药雾滴沉积过程内部机理和变化规律,可以深化对自然以及科学技术的认识,提高和改善农药施用的效率。传统实验方法只能在宏观上得到药液在植物叶面上的分布特性和流失率,难以获得雾滴在叶面上的沉积、溅射或反弹等微观过程。本文分析前人研究理论,运用高速数码相机、三维分析软件及相关雾滴药液物理化学性质的分析与测试工具,对雾滴撞击植物叶面过程进行观测,并结合数值模拟方法,对不同性质雾滴的撞击不同植物表面过程的特性及其内部机理进行研究。建立了一个用于研究雾滴在植物叶面撞击、反弹和沉积等动态过程的三维测试系统。系统由均匀雾滴发生器、两台高速数码相机、直线运动装置、植物叶面靶标支架和光源等部分组成,雾滴发生器距靶标相对高度范围为0.1-1.0m,可以产生大小均匀,粒径为100到1800μm的雾滴。利用步进电机驱动雾滴发生器,模仿喷雾运动,水平行驶速度范围为1.6～10km/h。使用两台高速数码相机从不同角度记录雾滴撞击过程,相机的最快拍摄速度为50000帧／秒,最大分辨率为1,280×800pixels。结合三维运动分析软件,可以得到实验雾滴粒径及撞击前后的速度和方向。对竹蕉,一品红,天竺葵,玉米四种植物叶面进行了实验,实验雾滴采用表面张力从0.0073N/m到0.0043N/m四种溶液,粒径从100μm到500gm,速度从2m/s到8m/s,实验靶标选择-30°、0°、30°三种安放角度。通过实验得到以下结果：共捕捉到雾滴撞击植物叶面后沉积、滚动、破碎、溅射、反弹五种现象。雾滴的反弹、溅射及滚动现象只发生在接触角大于120°的一品红和玉米叶面上,而在接触角小于60°的竹蕉叶面上主要以沉积为主。雾滴落在液膜上容易引发溅射现象,在多毛叶面植物天竺葵上只发现沉积现象。由于植物叶面物理结构分布不均匀,同样状态下的雾滴撞击在相同一品红和玉米叶面的不同位置后会同时发生反弹和沉积等现象。直径330μm雾滴以4.6m/s撞击到竹蕉叶面后的沉积是一个液膜先向四周方向迅速铺展,到达最大值后向中心收缩的过程。在230μm雾滴撞击一品红叶面后滚动过程中,由于植物叶面的吸收,雾滴粒径200μm,小于撞击前雾滴粒径,有一部分留在了叶面上。直径420μm雾滴以3.3m/s速度撞击一品红叶面反弹后的速度为1.2m/s,小于其撞击速度。通过对速度4.2-5.0m/s,与靶标夹角63～68°的蒸馏水雾滴撞击竹蕉植物叶面上的实验发现,雾滴沉积最大铺展直径随着雾滴初始直径的增大而增大。而对于相同直径(305～310μm)和撞击角度(63～68°)的蒸馏水雾滴,初始运动速度增大可以增大喷雾药液的最大铺展面积。雾滴的最大铺展面积主要受雾滴撞击方向和靶标平面的夹角影响,初始速度(3.6-3.9m/s)和粒径(292～306μm)相同的蒸馏水雾滴,最大铺展直径随撞击角度的增大而减小。通过对500μm粒径雾滴在不同叶面上的测试,发现表面张力小的雾滴在叶面上的接触角较小。同样撞击条件下,雾滴的最大铺展面积随着靶标的倾斜角度增大而增加。初始速度3.5-3.9m/s,粒径312-316μm,以63～68°角度撞击竹蕉植物叶面时,表面张力小的雾滴在叶面上的铺展直径较大。同样条件的雾滴撞击一品红和玉米叶面时,减少雾滴的表面张力能够减少雾滴在叶面上的滚动、溅射、反弹等现象。当表面张力为0.0043N/m时,撞击在一品红和玉米植物叶面上的雾滴全部沉积。雾滴在植物叶面上沉积时的最大铺展系数分别随着撞击前雾滴的法向韦伯数和切向韦伯数增加而增大,其中切向韦伯数对最大铺展系数的影响大于法向韦伯数。根据撞击在玉米叶面后的现象,将雾滴的韦伯数分为沉积区(Wen>5Wep),过渡区(2.5Wep<Wen<5Wep)和反弹区(Wen<2.5Wep)三个部分。对雾滴最大铺展面积各影响因子的强弱关系为：粒径>速度>撞击角度>液体表面张力。对雾滴粒径、速度、撞击角度、液体表面张力因素对雾滴在靶标面上最大铺展直径影响进行多元线性回归公式拟合。在5%的显著水平下,建立雾滴沉积最大铺展直径与其影响因素之间的线性回归模型。应用计算流体力学软件Ansys Fl uent利用VOF方法,通过对模拟区域内求解N-S方程和RNG湍流方程,对单个雾滴撞击靶标界面后的沉积和反弹现象进行数值模拟。将沉积过程划分为界面接触、水平铺展、收缩和二次铺展四个阶段。将反弹过程分为界面接触、水平铺展、收缩、弹离壁面四个阶段。在收缩阶段结束后,雾滴是否仍有足以使其脱离界面的能量是雾滴发生反弹或沉积的关键。研究建立了雾滴撞击植物叶面三维高速摄影测试系统,对雾滴撞击过程进行拍摄,获得了雾滴撞击植物叶面过程的机理,并对传统理论公式进行修正。为掌握农药雾滴在植物叶面上的微观流动规律和机理,进一步深入了解雾滴运动与植物叶面之间的关系提供实验依据。为提高农药使用效率,深化植保机械喷头设计理论,减少农业污染提供相应的雾滴参数。