针对我国喷雾设备与农药应用技术落后的国情,使用CFD(计算流体动力学)技术,在原始阶段建模分析,为喷雾机的研制以及风场的研究提供相关原始数据以及技术参数,即可缩短研发周期,减少生产成本,亦可实现精准喷雾、减少药液浪费与对环境的污染提供。本论文主要研究内容与结论如下:(1)喷雾机硬件设计与机械系统优化。结合我国传统苹果果园的种植模式、喷雾机发展现状及流场模拟结果,对现有喷雾机风箱结构进行优化,减少喷雾机风箱内部乱流进而减少风速损失,提升喷雾效率;为已有的传统苹果果园风送式喷雾机设计匹配的控制系统搭载平台,并在设计完毕后对相关部位进行理论分析计算,保证其可行性。(2)基于CFD技术的风场仿真。使用动网格技术在相关软件中建立风场飘移模型,探究喷雾机车速、自然风速、喷头摆动下的风场飘移现象,并研究飘移场大小与车速、喷头高度等因素的相关关系;结合现有喷雾机以及我国果园环境信息,探究各类条件不同参数(车速、喷雾角度/距离、风机转速等)下的喷雾效果变化,并根据上述研究,确定喷头位置以及响应喷头旋转角度范围;利用CFD技术模拟不同出风口位置时的风场重叠现象,同时结合相关实验,确定不同情况下的喷雾范围,在情况允许下尽可能减小喷雾角度变化范围,从设计层面上减小部分控制响应时间。(3)风送式喷雾机控制系统设计。结合上述研究内容,为相应的传统苹果果园风送式喷雾机设计匹配的控制系统,以满足精量化喷雾的要求;对硬件环境进行了搭建,对执行机构进行了组装焊接,对软件系统进行了设计,控制系统中主要部件包括:STM32F103RBT6单片机、超声波传感器、57步进电机及其驱动器、常闭电磁阀、多路继电器等,软件部分使用了Arduino-C-like语言进行编程,其可以实现:实时识别有无果树并控制阀门通断,将当前被喷释的果树树高反馈至主控模块,根据果树高度灵活调整喷头朝向。(4)喷雾机控制系统集成与实验测试。设计了传统苹果果园风送式喷雾机加装控制系统后的雾滴收集量实验,实现了实时识别并开始/终止喷雾,根据树型变化调整喷雾角度等功能,通过有无控制系统时的雾滴沉积量对比验证控制系统的可行性与实用性。