基于CFD离散相与UDF的单极性接触式航空静电喷雾系统特性研究

摘要

【目的】提升单极性接触式静电喷雾技术在农业植保无人机中的应用效果，探讨其在不同侧风和高度条件下的雾滴沉积特性，以期优化喷雾系统的设计、提高药液利用率并减少环境污染。【方法】基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)离散相模型结合用户自定义函数(User-defined functions, UDF)构建静电施药场模型，利用荷质比测量平台获取不同电压下的雾滴荷质比作为模型的初始参数，对单极性接触式静电喷雾系统在不同风速和施药高度下的雾滴沉积进行仿真分析，并通过室外试验对仿真模型进行验证。【结果】仿真试验表明：在施药高度为1.5～1.8 m范围内，静电喷雾较常规喷雾沉积更为均匀且雾滴沿侧风方向的偏移量较小；1.5 m时，液膜分布稳定且受风速影响较小；1.6 m时，风速为2和3 m/s的液膜峰值相较1 m/s的112μm分别下降了25和34μm;1.8 m时，各风速下液膜峰值较1.5 m时分别减少25.9%、26.3%、17.3%。室外试验表明，静电喷雾的质量中心距相较常规喷雾减少13.05%。【结论】单极性接触式静电喷雾系统在农业无人机中的应用具有良好的雾滴沉积效果，仿真结果与室外试验沉积分布趋势一致，可为航空静电喷雾技术优化和精准农业提供理论依据和实践指导。

关键词

单极性接触式 / 计算流体力学 / 离散相模型 / 用户自定义函数 / 仿真分析 / 雾滴沉积 / 静电喷雾