无人机旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上的黏附量模型构建

来源：农业工程学报杂志2022年第18期北京时间：

作者：张海艳,兰玉彬,文晟,陈春玲,许童羽,陈盛德,

摘要：为了探究植保无人机旋翼风场对雾滴在水稻植株上黏附量的影响规律，该研究以大疆T30植保无人机为施药平台，分别以清水、1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液为喷洒溶液，基于航空风洞和粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry，PIV）测量了植保无人机旋翼风场作用下的雾流场、溶液的动态表面张力、黏度和密度以及雾滴在水稻叶片表面的动态接触角，分析了植保无人机旋翼风场对雾滴沉降速度的影响，以及飞防助剂对溶液性质参数、喷嘴雾化性能和雾滴在水稻叶片表面润湿铺展能力的影响规律。在此基础上，结合雾滴拦截模型和雾滴与作物叶片表面碰撞模型，建立了应用于植保无人机施药技术领域的雾滴黏附量预测模型，并对模型计算的准确率进行了田间验证试验。试验结果表明，助剂溶液对溶液性质、喷嘴雾化性能、雾滴在水稻叶片表面的润湿铺展能力以及雾滴在水稻植株上的黏附量方面均有不同程度的影响。与清水溶液相比，添加1%迈飞与0.5%迈图Target助剂溶液后，溶液表面张力分别降低了46.81%、62.21%；喷嘴雾化雾滴的粒径均呈增大趋势，约增大9.3%；雾滴在水稻叶片表面的接触角分别降低了27.74%、46.37%；雾滴在每公顷水稻植株上的黏附量分别增加了800.78%和1 051.49%。无人机旋翼风场对雾滴沉降速度和雾滴在水稻植株上的黏附量均有明显影响，旋翼系统开启后，雾滴沉降速度明显增加，且更快达到稳定运动状态，当无人机旋翼转速由0增加至1 000、1 800 r/min时，雾滴沉降速度分别增加了366.67%、663.67%。与旋翼关闭状态相比，旋翼系统开启后，1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液在水稻植株上的黏附量分别降低了26.78%和29.75%。本文建立的黏附量模型预测清水、1%迈飞和0.5%迈图Target 3种溶液在水稻植株上黏附量的准确率分别为48.59%、79.07%和79.29%。该研究为植保无人机对水稻进行施药作业时筛选助剂提供理论参考与指导，并提供旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上黏附量的预测模型。

关键词：无人机, 模型, 助剂, 旋翼风场, 黏附量模型