外界风速作用下六旋翼植保无人机施药雾滴分布研究

摘要

[目的]为探究旋翼植保无人机下洗流场及侧向风对施药雾滴沉积分布规律的影响。[方法]六旋翼植保无人机为研究对象基于拉格朗日多相流模型和SIMPLE算法，对六旋翼植保无人机下洗流场和有侧向风影响下的喷雾场进行数值计算。研究分析了植保无人机悬停工作条件时的下洗流场速度特性，以及受外界风速作用下喷雾场雾滴空间分布规律。[结果]无人机旋翼下洗气流呈现先聚拢后扩散现象，速度峰值在旋翼正下方，随着高度降低而逐渐降低；在侧向风作用下，来流与下洗流场产生漩涡，竖直分布的风场向后偏移，靠近迎风侧一边由于侧向风与下洗流场相互作用致使风场出现紊乱，近地风场消失，风场速度抬升并出现波动；当侧向风速小于1.5 m·s^-1时，机身中心下方风场速度变化较小，靠近机身下方速度基本保持不变；当侧向风速大于1.5 m·s^-1时，在距离机身中心正下方0.5～1.5 m的范围内，风场速度由于侧向风挤压峰值速度能达到7 m·s^-1以上；当侧向风速大于2 m·s^-1时，植保无人机下洗流场将不能保持稳定；侧向风速进一步增大达到3 m·s^-1时，旋翼产生的风场在x轴方向的最大倾斜角达到45°以上。喷雾场雾滴空间分布与旋翼风场速度流线基本吻合且距离旋翼越远雾滴飘移越严重，雾滴颗粒直径主要分布在70～160μm。[结论]为保证施药的均匀性及利用率，无人机在作业时应尽量在无风或环境风小于2 m·s^-1的环境下作业。

关键词

旋翼植保无人机 / 流体仿真 / 耦合风场 / 下洗流场 / 雾滴分布 / 环境风速