針對我國噴霧設備與農(nóng)藥應用技術落后的國情,使用CFD(計算流體動力學)技術,在原始階段建模分析,為噴霧機的研制以及風場的研究提供相關原始數(shù)據(jù)以及技術參數(shù),即可縮短研發(fā)周期,減少生產(chǎn)成本,亦可實現(xiàn)精準噴霧、減少藥液浪費與對環(huán)境的污染提供。本論文主要研究內容與結論如下:(1)噴霧機硬件設計與機械系統(tǒng)優(yōu)化。結合我國傳統(tǒng)蘋果果園的種植模式、噴霧機發(fā)展現(xiàn)狀及流場模擬結果,對現(xiàn)有噴霧機風箱結構進行優(yōu)化,減少噴霧機風箱內部亂流進而減少風速損失,提升噴霧效率;為已有的傳統(tǒng)蘋果果園風送式噴霧機設計匹配的控制系統(tǒng)搭載平臺,并在設計完畢后對相關部位進行理論分析計算,保證其可行性。(2)基于CFD技術的風場仿真。使用動網(wǎng)格技術在相關軟件中建立風場飄移模型,探究噴霧機車速、自然風速、噴頭擺動下的風場飄移現(xiàn)象,并研究飄移場大小與車速、噴頭高度等因素的相關關系;結合現(xiàn)有噴霧機以及我國果園環(huán)境信息,探究各類條件不同參數(shù)(車速、噴霧角度/距離、風機轉速等)下的噴霧效果變化,并根據(jù)上述研究,確定噴頭位置以及響應噴頭旋轉角度范圍;利用CFD技術模擬不同出風口位置時的風場重疊現(xiàn)象,同時結合相關實驗,確定不同情況下的噴霧范圍,在情況允許下盡可能減小噴霧角度變化范圍,從設計層面上減小部分控制響應時間。(3)風送式噴霧機控制系統(tǒng)設計。結合上述研究內容,為相應的傳統(tǒng)蘋果果園風送式噴霧機設計匹配的控制系統(tǒng),以滿足精量化噴霧的要求;對硬件環(huán)境進行了搭建,對執(zhí)行機構進行了組裝焊接,對軟件系統(tǒng)進行了設計,控制系統(tǒng)中主要部件包括:STM32F103RBT6單片機、超聲波傳感器、57步進電機及其驅動器、常閉電磁閥、多路繼電器等,軟件部分使用了Arduino-C-like語言進行編程,其可以實現(xiàn):實時識別有無果樹并控制閥門通斷,將當前被噴釋的果樹樹高反饋至主控模塊,根據(jù)果樹高度靈活調整噴頭朝向。(4)噴霧機控制系統(tǒng)集成與實驗測試。設計了傳統(tǒng)蘋果果園風送式噴霧機加裝控制系統(tǒng)后的霧滴收集量實驗,實現(xiàn)了實時識別并開始/終止噴霧,根據(jù)樹型變化調整噴霧角度等功能,通過有無控制系統(tǒng)時的霧滴沉積量對比驗證控制系統(tǒng)的可行性與實用性。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S491;TP273
【部分圖文】：

第一章 緒論節(jié)的機械、控制系統(tǒng)進行整合，并對整機進行性能試驗。整機性能主要包括噴霧量化程度、飄移量大小、整體作業(yè)速率。在噴霧機機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設計完成的基礎上，對整機進行性能試驗。整機性能試驗的指標主要包括噴霧定量比率、藥液利用率、作業(yè)速率。噴霧定量比率指噴霧時噴霧量可隨不同果樹樹形進行改變；藥液利用率是指噴出的藥液最大程度覆蓋至果樹整體；作業(yè)速率指由噴霧機開始運作至完成一棵果樹的時間。1.4.3 技術路線

圖 2-1 Fluent 計算流程Fig. 2-1 The calculation process of the Fluent優(yōu)化研究所使用的風送式噴霧機，本人于 2017 年參與研于 2018 年完成了一定的改進。所設計的噴霧機如下下圖 2-3 所示。整機包括：藥物搭載與輸送部分、風成。載與輸送部分包括：藥箱、藥箱支架、噴霧器、輸藥括：信息處理設備、電磁泵、電磁閥、信息傳輸線、

圖 2-1 Fluent 計算流程Fig. 2-1 The calculation process of the Fluent優(yōu)化研究所使用的風送式噴霧機，本人于 2017 年參與研制出于 2018 年完成了一定的改進。所設計的噴霧機如下圖 下圖 2-3 所示。整機包括：藥物搭載與輸送部分、風送機成。載與輸送部分包括：藥箱、藥箱支架、噴霧器、輸藥管、括：信息處理設備、電磁泵、電磁閥、信息傳輸線、步進
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