基于双向流固耦合模型的大豆叶片变形响应机理

摘要

为揭示风幕作用下始花期大豆枝叶的动态变形机理，测定大豆枝叶力学参数，构建大豆枝叶变形双向流固耦合模型并通过高速摄像试验对其进行验证；在此基础上，以气流速度、气流角度及叶片初始倾角为因素进行正交试验，建立叶片变形回归预测模型。结果显示：始花期大豆分枝的弹性模量（169.8 MPa）显著高于叶片的弹性模量（43.2 MPa），风载下分枝相对静止，叶片呈主叶脉弯曲特征；双向流固耦合模型仿真与实测最大相对误差为9.36%，表明模型有效；回归分析显示对叶尖变形量和叶面形心变形量影响的各因素显著性由大到小依次为气流速度、气流角度和初始倾角；回归模型拟合良好，其对叶尖变形量与叶面形心变形量的预测值与仿真值吻合度较高，平均绝对百分比误差分别为10.50%和9.49%。该研究为风幕式喷雾机的作业参数优化及大田作物高效施药提供了重要理论支撑。

关键词

始花期 / 大豆 / 风幕式喷雾机 / 叶片变形 / 双向流固耦合模型 / 计算流体力学