植保無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)可有效提高作業(yè)效率及可靠性,因其在作業(yè)過程中距離作物較高,導(dǎo)致實(shí)際作業(yè)時霧滴沉積受到無人機(jī)旋翼自身氣流和外界風(fēng)共同作用的影響,旋翼下方耦合風(fēng)場對霧滴擾動較為復(fù)雜,嚴(yán)重影響霧滴的有效噴幅。因此,針對無人機(jī)施藥時受風(fēng)場影響導(dǎo)致作業(yè)幅寬不穩(wěn)定的問題,確定最佳無人機(jī)噴灑結(jié)構(gòu)布局,采用CFD方法將理論模擬與仿真分析結(jié)合,設(shè)計(jì)可用于室內(nèi)進(jìn)行霧滴采集的試驗(yàn)臺,分析參數(shù)變化對無人機(jī)有效噴幅及沉積均勻性的影響,建立關(guān)于參數(shù)與有效噴幅之間的回歸模型,確定適合LTH-100型單旋翼無人機(jī)作業(yè)的最優(yōu)參數(shù)組合。以期為無人機(jī)下方風(fēng)場的研究奠定基礎(chǔ),為單旋翼無人機(jī)噴頭配置及作業(yè)航線規(guī)劃提供幫助和指導(dǎo)。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）分別進(jìn)行X方向噴桿前、中、后位置和Y方向不同噴頭間距試驗(yàn),以霧滴沉積量、沉積均勻性、沉積密度為指標(biāo),確定最佳噴桿位置和噴頭間距,為有效噴幅研究奠定基礎(chǔ);通過判斷霧滴運(yùn)動軌跡,對風(fēng)場下霧滴水平位移進(jìn)行計(jì)算得到有效噴幅的理論寬度,選擇Solidworks軟件建立單旋翼植保無人機(jī)物理模型,對旋翼下方風(fēng)場進(jìn)行仿真模擬,探究參數(shù)變化對風(fēng)場及有效噴幅的影響規(guī)律,確定影響有效噴幅的主要... 

【文章來源】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

農(nóng)作

單旋翼植保無人機(jī)主要噴霧性能試驗(yàn)研究4要想提高霧滴沉降效果，就要合理利用旋翼風(fēng)場加速霧滴沉降的特性，分析風(fēng)場變化規(guī)律，進(jìn)一步研究霧滴在旋翼風(fēng)場中的運(yùn)動軌跡，為無人機(jī)有效噴幅的研究提供理論基矗圖1-2單旋翼無人機(jī)旋翼流場Fig.1-2RotorflowfieldofsinglerotorUAV1972年，Caradonna等[23]采用勢流方程計(jì)算了懸停狀態(tài)下旋翼無升力槳葉的流動。80年代初，Caradonna等[24]用小擾動假設(shè)計(jì)算了適合薄翼型槳葉懸停狀態(tài)下的有升力流常90年代后，Srinivasan等[25]通過求解N-S方程數(shù)值模擬了不同狀態(tài)下模型旋翼的流場；20世紀(jì)90年代后有一些關(guān)于旋翼風(fēng)場是如何產(chǎn)生的機(jī)理性研究[26]。1998年唐正飛等[27]、2007年于世美等[28]通過煙流成像、激光攝影等方法捕捉到流場中渦流軌跡形成和運(yùn)動變化等流動細(xì)節(jié)，但此研究受試驗(yàn)條件限制難以實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)下的實(shí)時測量，且試驗(yàn)周期長、成本高。Gessow和Johnson[29-32]等人，分別完成了直升機(jī)空氣動力學(xué)和旋翼空氣動力學(xué)的著作，這一成果為空氣動力學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基矗王立群等[33]基于Euler方程求解懸停流場數(shù)值模擬；江雄等[34]雙時間方法和網(wǎng)格重疊技術(shù)結(jié)合求解N-S方程，計(jì)算并獲得了懸停流常2006年，招啟軍等[35]利用全位勢方程自由尾跡方法和N-S方程的混合法進(jìn)行數(shù)值模擬旋翼流場的求解。2009年，楊小權(quán)等[36]無人機(jī)懸停狀態(tài)下的流場進(jìn)行模擬，模擬方法采用多重網(wǎng)格法。2010年，TanabeY等[37]使用嵌套網(wǎng)格進(jìn)行了直升機(jī)機(jī)身/旋翼干擾流場的數(shù)值分析，該方法能較好地模擬槳葉附近的細(xì)節(jié)流動。隨后，Raffel[38]等人第一次提出了一種新的方法來研究旋翼風(fēng)場的流暢情況，這種方法便是通過試驗(yàn)測得旋翼下方風(fēng)場即粒子圖像測速法（PIV）。在這之后的很長一段時間，PIV成為了研究?

速和風(fēng)向的影響，通過研究得到風(fēng)向?qū)F滴漂移有很大影響，同時霧滴的沉積位置受噴頭的噴射速度和飛行速度的影響。Giles[44,45]利用金屬的路徑追蹤器量化了無人機(jī)噴灑后的霧液沉積分布。隨后有學(xué)者[46,47]提出利用風(fēng)場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測試了無人機(jī)作業(yè)時下方產(chǎn)生的風(fēng)場，如WangP等人通過結(jié)合風(fēng)速傳感器網(wǎng)絡(luò)改變四旋翼植保無人機(jī)的不同飛行狀態(tài)來分析風(fēng)場對霧滴沉積及霧滴在水稻冠層穿透性的影響，研究結(jié)果表明無人機(jī)旋翼下方風(fēng)場對霧滴沉積與穿透性具有顯著性影響，這一結(jié)果對無人機(jī)在田間作業(yè)參數(shù)的確定提供了新思路。圖1-3粒子圖像測試法Fig.1-3Particleimagetest在理論研究方面，目前所用到分析旋翼流場的方法主要有經(jīng)典渦流理論、動量理論、現(xiàn)代渦流理論、葉素理論以及CFD理論等，但各種理論都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況，如動量理論只考慮無人機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動時的旋轉(zhuǎn)軸對風(fēng)場的影響，沒有考慮無人機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)時旋翼本身的幾何形態(tài)對風(fēng)場的影響，因此并不完全符合無人機(jī)作業(yè)時旋翼的實(shí)際風(fēng)場特性，且只是根據(jù)無人機(jī)下方整體風(fēng)場的速度特性，描述旋翼軸的作用；葉素理論雖然從槳葉各部分受力情況進(jìn)行分析并建立無人機(jī)的旋翼物理模型與運(yùn)動特性關(guān)系，但無法準(zhǔn)確確定各位置的誘導(dǎo)速度；經(jīng)典渦流理論能得出各位置的誘導(dǎo)速度，但不能分析誘導(dǎo)速度隨時間的變化，也不能計(jì)入槳葉之間的氣動干擾和渦系形狀的畸變，使計(jì)算得

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3377556