【摘要】：常溫?zé)熿F機(jī)是設(shè)施園藝化學(xué)植保的有效作業(yè)機(jī)械,其所產(chǎn)生的30μ m左右的霧滴能在密閉空間中彌漫,在溫室中具有較好的霧滴沉積均勻性。近年來隨著設(shè)施種植面積的迅速擴(kuò)張,常溫?zé)熿F機(jī)的研究與推廣應(yīng)用展現(xiàn)了較為廣闊的前景。 本文基于課題組研發(fā)的新型自走式常溫?zé)熿F機(jī),應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù),建立了常溫?zé)熿F機(jī)在不同作業(yè)條件下的連續(xù)相氣流場速度分布模型和離散相霧滴的沉積分布模型,探討了基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的煙霧機(jī)行走過程中氣流場分布的變化規(guī)律,并設(shè)計(jì)試驗(yàn)對(duì)噴霧模型及優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí),為提高霧滴沉積質(zhì)量檢測(cè)精度,改善驗(yàn)證試驗(yàn)效率,開發(fā)了基于圖像處理技術(shù)的霧滴沉積效果檢測(cè)系統(tǒng)。 (1)常溫?zé)熿F機(jī)氣流場分布模型建立及試驗(yàn)驗(yàn)證。前期試驗(yàn)表明常溫?zé)熿F機(jī)噴霧風(fēng)送系統(tǒng)產(chǎn)生的氣流速度場分布規(guī)律與噴霧高度及出口風(fēng)速密切相關(guān)。本文建立了基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流兩方程的氣流連續(xù)相數(shù)值模型,在噴霧高度0.5m-2.5m、初始風(fēng)送速度5m/s-25m/s下對(duì)溫室密閉空間內(nèi)氣流速度場迭代計(jì)算,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。模擬與驗(yàn)證結(jié)果表明,風(fēng)送系統(tǒng)有效作業(yè)距離與初始風(fēng)送速度正相關(guān)。同時(shí),風(fēng)機(jī)中心線與密閉空間壁面的垂直距離也對(duì)煙霧機(jī)風(fēng)送距離有明顯的影響。 (2)常溫?zé)熿F機(jī)霧滴沉積模型建立與驗(yàn)證分析。在氣流速度場模型的基礎(chǔ)上,基于EulerLagrange多相流模型建立了常溫?zé)熿F機(jī)定點(diǎn)作業(yè)模式下氣霧滴沉積率分布模型。同時(shí)設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證了霧滴沉積率分布模型。驗(yàn)證結(jié)果表明,基于CFD的霧滴沉積分布模型擬合誤差在15%-35%之間,經(jīng)與同類研究比較,模擬結(jié)果可信。研究還基于自行設(shè)計(jì)的霧滴檢測(cè)系統(tǒng)分析了霧滴沉積密度、粒徑分布與噴霧高度、風(fēng)送速度的關(guān)系,對(duì)常溫?zé)熿F機(jī)噴霧參數(shù)的選擇提出了優(yōu)化方案。 (3)基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的氣流場分布規(guī)律探討與分析。由于常溫?zé)熿F機(jī)定點(diǎn)噴霧風(fēng)送距離有限,霧滴在煙霧機(jī)周圍的沉積效果較好,但不足以使得霧滴在溫室整體空間中均勻彌漫沉積。本文基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)分析了煙霧機(jī)在行走過程中風(fēng)送氣流速度場分布情況的變化,并研究了其對(duì)霧滴飛行軌跡的影響。模擬結(jié)果表明,自走式噴霧作業(yè)模式使氣流場在密閉空間內(nèi)產(chǎn)生不同方向的回旋渦流,對(duì)霧滴在溫室空間內(nèi)的彌漫有明顯促進(jìn)作用。 (4)基于圖像處理技術(shù)的霧滴沉積效果檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過高分辨率便攜式照片掃描儀獲取水敏紙霧滴采集樣本數(shù)字圖像。通過對(duì)各顏色空間分量圖像的比較,發(fā)現(xiàn)YIQ顏色空間的1分量灰度圖像能突出霧滴斑點(diǎn)且抑制水敏紙背景紋理。通過比較基于灰度直方圖閾值分割法及Ostu閾值分割法,發(fā)現(xiàn)Ostu閾值分割法能更好地將霧滴斑點(diǎn)與水敏紙背景分離。在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)霧滴個(gè)數(shù)并計(jì)算霧滴沉積參數(shù),得出了水敏紙采集區(qū)域的霧滴沉積密度及粒徑分布曲線。與霧滴沉積標(biāo)準(zhǔn)卡比較確定該系統(tǒng)霧滴密度識(shí)別率達(dá)95%以上,粒徑分布曲線誤差小于10%,且系統(tǒng)便于攜帶,可在各種工作條件下實(shí)時(shí)獲取噴霧質(zhì)量信息,對(duì)霧滴沉積質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)有積極的輔助意義。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S49

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708671