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雾化过程与棉花冠层结构对雾滴沉积的影响

王双双  
【摘要】:中国是一个棉花、纺织大国,棉花年产量600-800万t、居全球第一,同时我国的纺织品服装产量和出口额居于全球首位,我国的棉花消费量因此也居全球第一,年消费量1000万t左右。为尽可能多地满足国内需求量,做好棉花生育期的植保工作、在有限的植棉面积上提高单产水平是必须的。然而,影响棉花产量的病虫害种类繁多。为防治病虫害,农民多频繁、大量的打药,而棉花叶片表面亲水,大容量施药通常会使农药雾滴从叶片上流失,从而造成经济损失、药液浪费和环境污染等问题。因此本文的研究目的是以棉花为研究对象,以能雾化出不同雾滴粒径阈值的不同型号喷头和棉花苗期及花铃期的不同冠层结构为影响因素,研究雾化过程和棉花冠层结构对雾滴沉积的影响,找出使各生长时期内雾滴沉积量达到最好的适宜喷头,指导实际田间喷雾,提高农药利用率。本文首先从理论角度出发,分析了雾滴雾化和沉积机理,建立雾滴粒径分布方程及雾滴反弹预测模型和雾滴飞溅预测模型;随后使用雾滴粒径分析仪和PIV粒子图像测速技术对喷头雾化过程进行观察研究,确定各喷头雾滴粒径分布方程系数,使用高速摄影仪对雾滴沉积行为进行拍摄研究验证雾滴反弹、飞溅预测模型;最后通过棉花生长时期冠层观测研究和喷雾沉积试验研究,以喷头型号为表征,确定棉花各生长时期施药时的最佳雾滴粒径和速度阈值。主要结论如下: (1)本文以雾滴沉积理论和能量守恒为基础建立的雾滴反弹预测模型和雾滴飞溅预测模型经高速摄影试验和Fluent软件模拟验证,可依据雾滴粒径和速度有效预测出雾滴撞击叶片后的运动行为。 (2)PIV粒子图像测速技术和Spraytec雾滴粒径分析仪的试验测试表明本文所测的不同型号喷头的雾化过程显著不同,文中所建的不同型号喷头的雾滴粒径分布方程能够准确描述和预测喷头喷雾扇面内纵向剖面的雾滴体积中径分布。 (3)通过棉花不同生长时期冠层观测研究和喷雾沉积试验研究,结果表明:对于本文所测喷头苗期棉花施药选用02号喷头更适宜,而花铃期棉花施药时宜选用STI10-03喷头获得较高的沉积量和雾滴穿透性。 (4)本文对棉花生长过程进行观测,建立了棉花生长模型,虚拟棉花结构较逼真;提出依据雾滴粒径和速度阈值,选择不同型号喷头对棉花相应生长期冠层进行喷雾,让用户高效施药,为农业生产提供技术支撑。


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