多导管喷雾器出气口振荡机制的设计与实验验证

《Pest Management Science》：Design and experimental verification of the air outlet oscillation mechanism for a multi-duct sprayer

果园喷雾振荡式空气喷口设计及参数优化研究。通过单因素和三因素三水平实验，分析喷口风速、振荡频率和角度对叶背沉积量和穿透率的影响，发现振荡角度影响最大，其次是振荡频率和风速。优化参数下叶背沉积密度达46.90 particles/cm2，穿透率28.22%，验证试验误差均低于10%。现场测试显示振荡式喷口使叶面沉积密度提升16.21%，叶背提升40.33%，穿透率提高33.58%，变异系数下降39.8%。

　　

摘要

为了提高空气辅助喷雾器对果树内冠层和叶片背面的液滴沉积效果，设计了一种具有振荡式空气出口的果园喷雾装置。以空气出口速度、振荡频率和振荡角度为实验因素，在果树冠层进行了单因素实验和三因素三水平的液滴沉积实验。同时，使用高速摄像机捕捉叶片在振荡风场和静止风场中的运动姿态，发现振荡风场能够显著诱导叶片的前后摆动，并增强对液滴运动轨迹的干扰。研究结果表明，与固定式空气出口相比，振荡式空气出口不仅增加了叶片背面的液滴沉积量，还提高了液滴在果树冠层中的渗透率。这三个因素对叶片背面液滴沉积密度的影响顺序（从大到小）为：振荡角度、振荡频率、空气出口速度；对液滴渗透率的影响顺序（从大到小）为：振荡频率、空气出口速度、振荡角度。通过响应面优化得到的最佳参数组合为：当空气出口速度为23.15 m/s、振荡频率为1.875 Hz、振荡角度为11.92°时，叶片背面的液滴覆盖密度为46.90 particles/cm2，液滴渗透率为28.22%，变异系数（CV）为12.03%。在验证测试中，叶片背面的液滴沉积密度为49.95 particles/cm2，液滴渗透率为25.71%，CV为13.25%。与模型预测相比，相对误差率分别为6.5%、9.8%和9.2%，表明实验结果与预测基本一致。现场测试进一步证实，当空气出口处于振荡状态时，多导管喷雾器的叶片正面平均液滴沉积密度增加了16.21%，叶片背面平均沉积密度增加了40.33%，液滴渗透率提高了33.58%，CV降低了39.8%。? 2025 化学工业协会。