前言
农药是防治农业上病、虫、草、鼠害不可缺少的重要物资,为保障农业生产丰收做出了巨大的贡献。农药雾滴雾化沉积飘失理论研究与高效植保装备创制一直是我国科技发展中面临的重大科学技术问题,研究具有自主知识产权的新型雾化装置与高效施药装备、提高农药利用率及其环境友好性与科学安全新型施药技术,一直是我国植保装备生产者、农药研究者与使用者努力奋斗的目标。为促进我国新型植保装备与高效施药技术的创制研究,推动我国农业机械与农药工业的科技进步,系统总结我国多年来在新型植保装备与高效施药技术创制中所取得的新成果、新技术、新方法与新思路,本书在笔者科研团队多年来在新植保装备与新农药创制中所取得的大量研究成果的基础上(特别是笔者首创性提出的“自动对靶仿形喷雾技术”及其研究应用成果),分20章详细介绍了农药雾滴雾化、雾滴沉积、雾滴飘失与防飘技术应用等内容。
本书系统阐述了“农药雾滴雾化沉积飘失理论与高效植保装备创制”及其研究应用成果,重点介绍农药雾滴雾化沉积飘失、农药高效利用、高效植保装备创制的途径和方法。第一部分“农药雾滴雾化”,包括农药雾滴雾化可视化与新型雾化喷头研制等8章内容。第二部分“农药雾滴沉积”,包括农药雾滴沉积模型、农药雾滴沉积聚并行为、作物冠层与内外气象因子对农药雾滴沉积的影响、自动对靶仿形喷雾技术与装备创制等6章内容。第三部分“农药雾滴飘移与防飘技术”,包括雾滴飘移与防飘模型、防飘喷头、导流防飘技术与装备研发应用、植保无人机的农药雾滴沉积飘失控制技术等共5章内容。希望本书能够为推动国内外新植保装备、新农药的创制和发展贡献绵薄之力,为我国自2015年开始至2025年实施的“农药减量计划”与“农药负增长计划”的实施提供新思路和理论指导。另外,本书不仅适用于新型植保装备与高效施药技术创制,还适用于新农药、新材料、环境与毒理学等的创新研究,兼具学术价值与应用价值。
本书还从农药使用全过程出发,以提高农药利用率与高效、科学合理使用农药为目标,如从农药雾滴雾化过程开始,通过研究雾化参数与喷头结构相互关系特性、制剂与助剂对雾化雾滴谱特性曲线的影响等来实现减少特粗雾滴与特细雾滴的产生;通过靶标冠层特征、靶标叶面特性与雾滴大小、雾滴理化特性相结合来研究提高农药雾滴在靶标上的沉积与湿润;通过防飘喷雾技术的研究研发出两相流雾化与静电雾化喷头与防飘装备;通过对靶标特性的研究开发出自动对靶喷雾机与植保无人机等新型高效植保装备,使喷雾效率与农药利用率实现质的飞跃。
本书充分反映了当前我国新型植保装备与高效施药技术创制的前沿技术和研究水平,对国内外新型植保装备与高效施药技术研究具有一定的指导价值。既可作为药械与施药技术创制的参考书,也可作为农业机械学、农药学、植物保护、应用化学、环境化学与毒理学、农学与园艺专业的教学参考书。在多个国家基金项目的支持下,“十五”至“十三五”期间,笔者研究团队在本研究领域共发表核心期刊文章152篇,其中SCI与EI文章82篇,申请发明专利35项,获得国家发明专利授权20项。因此,本书也是“十五”至“十三五”期间中国农业大学药械与施药技术研究中心主要研究工作的系统总结,系统分析了农药雾化、沉积与飘失各个环节的关键问题,讨论了高效植保装备与施药技术的若干问题,并在我国主要粮食与经济作物各产区进行了试验示范。
特别感谢宋宝安院士、陈学庚院士为本书作序。本书在编写过程中还得到了众多专家、同事、朋友的鼓励与帮助,宋坚利、李煊、赵辉、谢晨、张文君、杨西娃、周继中、王双双、王潇楠、王昌陵、王士林等专家与学者提供了部分素材,在此一并表示衷心的感谢。
由于参考资料较少,同时限于笔者水平与编写时间,疏漏与不当之处在所难免,敬请各位专家、同行批评指正,望广大读者阅后,提出宝贵意见。
何雄奎
2021年12月
商品简介
本书首次系统阐述农药施用过程中的雾滴雾化沉积飘失理论及其相关应用实践,包括按此理论生产的高效农药喷施机具及其相应的施药技术等,紧紧围绕农药施用环节中农药雾滴雾化沉积中雾滴飘失的理论,以及根据此理论而相继开发的一些列新农药助剂产品。另外,还专门强调了当前热门的“植保无人机”施药技术,以及相关适合植保无人机“飞防”的助剂产品的选择与应用等,具有较高的学术价值和创新价值。 本书适合广大从事农药创制、农药应用、植物害虫防治、农药学的研究和设计人员、工程技术人员、运行管理人员特别是农药植保器械研究与应用人员使用,相关专业院校师生阅读。
作者简介
无
目录
第1章 绪论001
1.1 国内外植保机械的发展历史001
1.2 喷雾药液雾化理论004
1.2.1 液力式雾化004
1.2.2 离心式雾化004
1.3 雾滴沉积理论005
1.3.1 润湿模型005
1.3.2 雾滴碰撞模型006
1.3.3 雾滴铺展动力学007
1.3.4 雾滴聚并机理007
1.4 农药雾滴飘移及防飘方法008
1.4.1 农药雾滴飘移的影响因素009
1.4.2 减少雾滴飘移的研究010
参考文献012
第2章 农药雾滴雾化沉积飘移特性015
2.1 农药雾滴雾化与喷雾方法015
2.1.1 雾化的基本原理015
2.1.2 雾滴雾化015
2.1.3 喷雾方法018
2.1.4 喷头的雾化特性曲线019
2.1.5 雾滴分布特性曲线020
2.2 农药雾滴沉积特性023
2.2.1 雾滴的运行023
2.2.2 雾滴在作物冠层中的穿透特性025
2.2.3 农药雾滴在喷雾靶标上的沉积029
2.2.4 农药的使用剂量与喷施部位对沉积的影响033
2.3 农药雾滴的飘移特性034
参考文献037
第3章 农药雾滴雾化过程038
3.1 农药雾滴雾化研究背景与现状038
3.1.1 农药雾滴雾化影响评价参数038
3.1.2 国内外雾化过程研究现状039
3.2 雾滴雾化力学模型041
3.2.1 液膜破碎机理041
3.2.2 雾滴分布规律045
3.3 雾滴雾化参数049
3.3.1 雾滴雾化的粒径分布050
3.3.2 雾滴的雾化过程057
3.4 不同影响因子对药液雾化特性的影响064
3.4.1 农药剂型对雾化过程的影响064
3.4.2 喷雾助剂对雾化过程的影响068
3.4.3 雾化压力对雾化过程的影响072
3.5 综合研究结论076
参考文献077
第4章 农药雾滴雾化可视化082
4.1 雾化过程分析方法084
4.1.1 雾滴图像分析技术—PDIA084
4.1.2 数码成像技术—DIA086
4.1.3 高速摄影图像分析技术—HSCIA087
4.2 雾化过程可视化090
4.2.1 PDIA雾滴粒径可视化090
4.2.2 DIA可视化093
4.2.3 HSCIA可视化093
4.2.4 研究结论095
4.2.5 扇形雾喷头雾化特性096
4.3 综合研究结论102
参考文献102
第5章 双扇面喷雾施药雾化特征105
5.1 国内外研究现状105
5.1.1 技术发展状况105
5.1.2 喷头的研究进展106
5.1.3 雾滴雾化的研究107
5.2 双扇面组合喷头雾化特征108
5.2.1 新型双扇面组合喷头108
5.2.2 双扇面组合喷头雾滴雾化过程108
5.2.3 雾滴雾化分布特性111
5.2.4 研究结果112
5.3 雾滴雾化粒径113
5.3.1 雾滴雾化粒径研究平台构建113
5.3.2 研究结果114
5.4 综合研究结论116
参考文献117
第6章 防飘喷头雾化119
6.1 防飘IDK喷头与标准ST喷头雾化特性曲线120
6.1.1 雾化特性曲线研究平台构建120
6.1.2 雾化特性曲线研究方法120
6.1.3 研究结果与分析120
6.2 IDK喷头与ST喷头雾化特征124
6.2.1 雾化特征研究平台构建124
6.2.2 雾化模型建立125
6.2.3 研究结果126
6.2.4 研究结论132
6.3 综合研究结论134
参考文献134
第7章 气液两相流雾化137
7.1 气液两相流喷头的结构设计137
7.2 气助式感应荷电喷头138
7.2.1 气助式感应荷电喷头原理138
7.2.2 气助式感应荷电喷头的建模与分析140
7.3 气液两相流喷头的雾化特征141
7.3.1 气液两相流喷头的雾化特性曲线141
7.3.2 气液两相流喷头的雾锥角142
7.3.3 气液两相流喷头的气液比143
7.3.4 雾滴雾化粒径144
参考文献147
第8章 静电雾化148
8.1 静电喷头的研发与雾化效果148
8.2 静电喷雾雾化理论分析155
8.2.1 静电雾化方式155
8.2.2 雾滴最大荷电量155
8.2.3 雾滴荷电机理156
8.2.4 荷电雾滴的输运过程163
8.3 静电雾化喷头静电电场模拟170
8.3.1 基于JMAG对感应式静电喷头静电电场的模拟170
8.3.2 其他的模拟条件176
8.3.3 计算域177
8.3.4 模拟结果178
8.3.5 雾化模拟结果180
8.4 感应式静电雾化系统设计182
8.4.1 雾化系统的组成182
8.4.2 荷质比测量装置182
8.4.3 高压电源的设计185
8.4.4 感应式静电喷头的研制186
8.4.5 感应静电喷头的荷电性能测试187
8.5 静电喷头雾化性能研究189
8.5.1 感应环190
8.5.2 电导率对感应荷电喷雾的影响190
8.5.3 流量对荷电效果的影响193
8.5.4 气压对荷电效果的影响194
8.5.5 喷头与靶标距离对荷质比的影响194
8.6 综合研究结论195
参考文献195
第9章 药液理化特性对雾化的影响200
9.1 理化参数对农药雾化特性影响200
9.1.1 药液的动态表面张力200
9.1.2 喷液表面张力对雾化的影响203
9.2 综合研究结论209
参考文献210
第10章 农药雾滴沉积212
10.1 农药雾滴沉积行为研究212
10.1.1 雾滴在靶标表面的碰撞状态212
10.1.2 雾滴沉积行为影响因素213
10.1.3 雾滴特性对药液沉积分布影响213
10.2 雾滴沉积模型214
10.2.1 润湿模型214
10.2.2 力学模型216
10.2.3 能量模型222
10.2.4 数学模型224
10.3 影响雾滴撞击固体表面行为的因素224
参考文献225
第11章 农药雾滴沉积聚并行为227
11.1 雾滴聚并行为可视化研究229
11.1.1 雾滴聚并行为可视化研究平台构建229
11.1.2 聚并行为可视化研究方法229
11.1.3 研究结果与分析230
11.1.4 研究结论232
11.2 不同因子对雾滴聚并流失的影响232
11.2.1 靶标表面特性以及喷雾助剂对雾滴聚并流失行为的影响232
11.2.2 施药液量、靶标倾角对雾滴聚并行为的影响238
11.2.3 喷头种类对雾滴聚并行为的影响240
11.2.4 研究结论242
11.3 雾滴聚并行为对药效的影响242
11.3.1 雾滴聚并行为对沉积量的影响242
11.3.2 雾滴聚并行为对农药吸收的影响245
11.3.3 研究结论248
11.4 综合研究结论248
参考文献249
第12章 农药理化特性对雾滴沉积的影响251
12.1 雾滴在靶标上的沉积特性251
12.1.1 沉积特性研究平台构建251
12.1.2 沉积测试方法252
12.1.3 研究结果与分析252
12.2 模拟喷雾条件下雾滴的沉积规律256
12.2.1 雾滴沉积规律研究平台构建256
12.2.2 雾滴沉积规律研究方法256
12.2.3 研究结果与分析257
参考文献261
第13章 气象因子对农药雾滴沉积的影响263
13.1 气象因子对农药雾滴沉积影响研究263
13.1.1 影响农药沉积的主要气象因素263
13.1.2 国内外关于环境条件对雾滴沉积影响的研究264
13.2 温度、湿度对雾滴沉积影响265
13.2.1 温湿度对雾滴沉积影响研究265
13.2.2 研究结果与数据分析266
13.2.3 研究结论270
13.3 风速对雾滴沉积影响270
13.3.1 风速对雾滴沉积影响研究271
13.3.2 研究结果与分析271
13.3.3 研究结论273
13.4 棉花冠层温度变化规律及其对雾滴沉积影响274
13.4.1 冠层温度对沉积影响研究275
13.4.2 研究结果与数据分析275
13.4.3 研究结论278
13.5 综合研究结论278
参考文献278
第14章 作物冠层与叶片表面结构特征对雾滴沉积的影响280
14.1 典型作物冠层及叶片表面特性研究280
14.1.1 作物冠层特性280
14.1.2 冠层特性研究282
14.1.3 叶片表面微结构形态及描述283
14.2 农药雾滴在典型作物叶片上的沉积292
14.2.1 雾滴在水稻、小麦与棉花叶片上的沉积292
14.2.2 玉米叶片上的农药雾滴沉积294
参考文献296
第15章 静电喷雾沉积特性298
15.1 静电喷雾雾滴沉积特性298
15.1.1 高压电场298
15.1.2 响应面方法300
15.1.3 人工神经网络模型302
15.2 静电喷雾系统及评价304
15.2.1 静电喷雾装置304
15.2.2 雾化性能评价307
15.2.3 荷电性能评价311
15.2.4 沉积效果评价313
15.2.5 研究结论313
15.3 基于响应面方法的荷电雾滴沉积回归模型315
15.3.1 响应面回归模型研究315
15.3.2 结果与分析316
15.3.3 回归模型的建立与验证320
15.3.4 研究结论322
15.4 基于ANN模型的荷电雾滴沉积函数模型322
15.4.1 基于BP算法的ANN模型设计322
15.4.2 荷电雾滴靶标背部沉积函数ANN模型326
15.4.3 ANN模型与回归模型的比较328
15.4.4 基于BP算法的荷电雾滴靶标背部沉积函数ANN模型简评329
15.4.5 研究结论330
15.5 综合研究结论330
参考文献331
第16章 农药雾滴飘移与防飘技术334
16.1 雾滴飘移与防飘模型334
16.1.1 雾滴在流场中的受力与分布334
16.1.2 雾滴飘移潜在指数与能量模型建立340
16.1.3 雾滴飘移能量模型验证342
16.2 大型喷杆喷雾机田间作业过程中农药雾滴飘移343
16.2.1 喷杆喷雾机雾滴飘移测试系统344
16.2.2 雾滴飘移测试系统评估6种喷头飘移潜力346
16.2.3 雾滴飘移测试系统评估双喷头组合雾滴飘移潜力349
16.2.4 喷杆喷雾机小麦田间雾滴沉积与飘移351
16.2.5 研究结论354
16.3 综合研究结论354
参考文献355
第17章 防飘喷头防飘性能研究与应用360
17.1 飘移及防飘技术研究进展360
17.1.1 影响飘移的因素360
17.1.2 防飘喷头360
17.2 防飘扇形雾喷头雾化361
17.2.1 射流扇形雾喷头雾化过程分析362
17.2.2 喷头雾化研究平台构建362
17.2.3 喷头雾化研究方法362
17.2.4 研究结果与分析362
17.3 防飘射流扇形雾喷头雾滴沉积分布与飘移364
17.3.1 雾滴粒径的测定364
17.3.2 雾滴沉积分布与飘失潜力366
17.3.3 研究结论369
17.4 防飘喷头在小麦玉米田杂草防除上的实际应用369
17.4.1 防飘喷头小麦田间杂草防治应用369
17.4.2 防飘喷头玉米田间杂草防治应用371
17.4.3 研究结论378
17.5 综合研究结论379
参考文献380
第18章 导流防飘技术与应用383
18.1 导流防飘及循环喷雾技术研究现状384
18.1.1 辅助气流喷雾技术384
18.1.2 罩盖喷雾技术385
18.1.3 循环喷雾技术390
18.2 导流防飘机理研究392
18.2.1 气流对雾滴飘失的影响392
18.2.2 冠层对雾滴沉积飘失的影响397
18.2.3 导流喷雾的防飘机理401
18.2.4 研究结论411
18.3 导流喷雾机的研制412
18.3.1 挡板导流式喷雾机的设计412
18.3.2 导流喷雾系统的设计412
18.3.3 结构参数的确定414
18.3.4 导流式喷杆喷雾机结构设计420
18.3.5 研究结论421
18.4 导流式喷雾机的防飘性能研究421
18.4.1 防飘性能的风洞试验421
18.4.2 防飘性能的田间试验425
18.4.3 喷施除草剂药效对比试验430
18.4.4 研究结论430
18.5 循环喷雾机系统设计431
18.5.1 “Π”型循环喷雾机设计要求431
18.5.2 “Π”型循环喷雾机结构与工作原理432
18.5.3 喷雾系统433
18.5.4 防飘罩盖441
18.5.5 喷头上仰角度对回收率和药液沉积的影响443
18.5.6 研究结论445
18.6 循环喷雾机防飘性能研究445
18.6.1 循环喷雾机防飘性能研究场地构建446
18.6.2 飘失量测定447
18.6.3 循环喷雾机与果园风送喷雾机药液飘失情况比较448
18.6.4 研究结果与分析450
18.7 综合研究结论450
参考文献451
第19章 植保无人机防飘防蒸发剂型的研发应用453
19.1 3%吡虫啉·三唑酮超低容量剂的研制454
19.1.1 溶剂与助溶剂的筛选454
19.1.2 配方组分确定456
19.1.3 理化性质的测定459
19.1.4 研究结论462
19.2 植保无人机静电喷雾系统的研制462
19.2.1 航空静电喷雾系统设计463
19.2.2 航空静电喷雾系统的吸附性465
19.2.3 航空喷施静电油剂的制备471
19.2.4 航空喷施静电油剂的雾化与荷电效果473
19.2.5 研究结论476
19.3 飞防助剂对喷雾液性质的影响476
19.3.1 供试飞防助剂477
19.3.2 飞防助剂对蒸发速率的影响478
19.3.3 飞防助剂对雾化效果的影响479
19.3.4 飞防助剂对雾滴飘移的影响480
19.3.5 研究结论486
19.4 低空低量航空喷雾沉积和防治效果研究487
19.4.1 低空低量航空喷雾沉积和防治效果研究方法487
19.4.2 研究结果与分析490
19.4.3 研究结论495
19.5 综合研究结论495
参考文献497
第20章 植保无人机防飘技术与应用501
20.1 国内外无人机研究现状502
20.2 无人机流场模拟502
20.2.1 无人机流场模拟502
20.2.2 模拟计划503
20.2.3 四旋翼植保无人机的模拟预试验503
20.3 六旋翼植保无人机的空气流场模拟506
20.3.1 模型建立506
20.3.2 边界条件设置508
20.3.3 模拟结果及分析508
20.4 六旋翼植保无人机喷雾的数值模拟510
20.4.1 模型建立510
20.4.2 边界条件设置511
20.4.3 模拟结果及分析512
20.5 六旋翼植保无人机喷雾作业的数值模拟517
20.5.1 模型建立517
20.5.2 边界条件设置519
20.5.3 模拟结果及分析519
以下为对购买帮助不大的评价