基于DPM模型的感应式荷电雾滴群运动轨迹研究

来源：中国农机化学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：张建业, 胡军, 刘昶希, 李宇飞, 王涛, 宫新泰

单位：1. 黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆，163319；2. 农业农村部大豆机械化生产重点实验室，黑龙江大庆，163319

摘要：在大田植保作业过程中，采用静电施药技术可以有效增强雾滴群在作物冠层内的变轨运移能力，增加其在植株腹蔽处的沉积率。通过仿真模拟与高速摄像相结合，量化分析荷电雾滴群对靶运动特性，为荷电雾滴群运动特性研究提供理论参考，进而为植保静电喷头的设计与优化提供科学的理论依据。利用Fluent软件建立空气流场、离散雾场和空间电场耦合仿真模型，采用离散相粒子跟踪法(DPM模型)模拟不同粒子粒径、运动速度的荷电雾滴群在作物冠层内的运动轨迹，并通过高速摄像验证模拟结果的准确性，最终获得荷电雾滴群发生变轨运移现象的临界条件和影响因素。试验结果表明：荷电雾滴群的运动轨迹受空间位置、雾滴直径和运动速度影响。仿真试验中，距离植株1.5 cm以内、粒径在86.78~183.16 μm、速度小于2.4 m/s的荷电雾滴更容易被电场捕获，吸附在植株上；室内试验中，距离植株1.2 cm以内、粒径在160~240 μm、速度小于3.2 m/s的荷电雾滴更容易被电场捕获，吸附在植株上；增强感应电压、减小喷雾压力可以增强空间电场对荷电雾滴的作用效果，改善荷电雾滴群变轨运移能力。建立的多物理场耦合仿真模型中荷电雾滴群运动规律与试验结果具有较高的吻合度。

关键词：静电喷雾,荷电雾滴,临界位置,运动轨迹,雾滴粒径

基金资助：黑龙江省重点研发计划重大项目(2023ZX01A06)；黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2023E106)；黑龙江省“双一流”学科协同创新成果项目(LJGXCG2023—045)；中国高校产学研创新基金资助课题(2023RY059)；黑龙江八一农垦大学引进人才科研启动基金项目(XYB202504)；绿色农药全国重点实验室(贵州大学)开放基金课题资助项目(GPLKF202511)；黑龙江八一农垦大学研究生创新科研项目(YJSCX2022—Y19)