棉花是我国重要的经济作物,具有很高的经济和战略价值。河北地区作为重要的棉花产地之一,多采用密植化种植。棉株生长的中后期枝叶交叠严重,导致在喷洒农药、脱叶剂等药液时,液滴受上层叶片阻挡,中、下层叶片及叶片反面受药率低,严重降低了药液利用率。棉花具有生长周期长、不同生长时期变化差异大的特点,通用的分禾器中期难以充分撑开棉株,不能保证棉株中、下层叶片充分受药;后期棉花枝条逐渐木质化,行间通过阻力变大,分禾器易损伤棉桃。通用型分禾器总体起到的效果有限,难以适应棉花全程喷药作业需求。为了提高雾滴在棉株中、下层叶片及叶片反面的覆盖率,本文对河北地区棉花种植情况进行实地调研,设计了一款仿形分禾喷药装置,具体研究内容如下:（1）利用Fluent和Ansys软件单向流固耦合仿真分析了秸秆流对不同张角分禾壁面的压力,优化了分禾器外形,并根据棉株生长特点,设计了一款仿形分禾器。该分禾器有“农药模式”与“脱叶剂模式”,能够适应棉株不同时期的喷药作业需求。分禾效果测试表明:农药模式下遇到枝条纠缠或损伤枝条的次数≤5次/行,分禾器能够充分撑开整株叶片,为农药喷洒创造空间;脱叶剂模式下刮落的棉桃个数≤1个/2 m2,对棉花损伤小,通过顺畅,满足设计要求。（2）为提高药液在棉株中、下层叶片及叶片反面的附着率,对棉株关键参数进行实地测量。在SolidWorks软件中建立棉株三维模型,导入Flunet软件后,利用离散相和连续相耦合计算,对侧喷使用的锥形雾化喷头喷施效果进行了模拟。以下层喷头离地高度、喷头间距及喷头夹角为试验因素,雾滴在棉株叶片正、反面的覆盖率作为评价指标设计了响应面试验。得到的最优解为:下层喷头离地高度300mm、喷头间距250mm、喷头夹角30°;叶片正、反面雾滴覆盖率预测值分别为20.49%和1 1.08%。对仿真结果进行验证试验,结果显示棉株叶片正、反面的平均覆盖率分别为21.79%和11.97%,与仿真预测的结果相对误差分别为6.93%和9.03%,模型较为可靠,仿真预测结果能够较为正确的反应实际工况,为仿形分禾喷药装置喷头的排布提供了参考。（3）基于PLC控制技术编写了仿形分禾喷药装置的控制程序,利用GX Works2与GT Designer3联合仿真,在GTSimulator3软件中完成了对PLC程序的验证与试错。制作了样机模型对控制程序进行了实机测试,结果表明各部件工作正常,模式切换顺畅,控制程序可靠。（4）对样机的喷洒作业效果进行了测试,试验结果表明:侧喷装置加装仿形分禾器后,农药模式下,雾滴在叶片正、反面的平均覆盖率分别提高了 6.05%和9.31%,各层差距变异系数分别降低了 9.30%和22.87%;脱叶剂模式下,雾滴平均覆盖率提高了 3.81%,各层差距变异系数降低了 6.95%。该装置显著改善了中、下层叶片及其反面的受药率,降低了不同层叶片之间的药液覆盖率差距。