遠射程風送式噴霧機氣流場分布及噴霧特性試驗

陳建澤，宋淑然，孫道宗，洪添勝,3,4,5，張 龍

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遠射程風送式噴霧機氣流場分布及噴霧特性試驗

陳建澤1，宋淑然2,3,4,5※，孫道宗2,3,4,5，洪添勝1,3,4,5，張 龍2

（1. 華南農業大學工程學院，廣州 510642；2. 華南農業大學電子工程學院，廣州 510642； 3. 國家柑橘產業技術體系機械研究室，廣州 510642；4. 廣東省農情信息監測工程技術研究中心，廣州 510642； 5. 廣東省山地果園機械創新工程技術研究中心，廣州 510642）

由于遠射程風送式噴霧機的空間風場及噴霧特性尚未明確，該文利用風速測量定位網架，進行了遠射程風送式噴霧機空間風場特性試驗和噴幅試驗。試驗結果發現，遠射程風送式噴霧機軸心上的縱向時均風速隨采樣點距噴嘴距離的增加而衰減，兩者呈負對數關系，這一特征符合淹沒射流的流速變化規律；遠射程風送式噴霧機軸心方向同一采樣點上的風速與風機供電頻率之間呈線性正相關，決定系數最低為0.609 1；遠射程風送式噴霧機的水平噴幅關于噴筒軸心方向左右對稱；而垂直噴幅在噴筒軸心方向的上下方呈現為不對稱；遠射程風送式噴霧遠射程風送式噴霧機的送風量及出風口氣流的時均風速均與風機供電電源的頻率成正比；采用紙卡法測量了噴霧機的水平作業幅寬，該試驗樣機的水平作業幅寬為22 m。卷吸引起的伯努利效應和附壁效應是形成垂直噴幅不對稱的重要原因，采用噴筒仰角噴霧可消除此效應。研究結果為遠射程風送式噴霧機的生產和使用提供理論基礎與參考。

農業機械；噴霧；風速；遠射程；風送；空間風場；噴幅；附壁效應

0 引 言

遠射程風送式噴霧機噴霧作業時，從風機吹出的高速氣流將霧滴送向遠處靶標，同時，空間風場中的氣流吹動靶標，靶標枝葉發生搖動，使霧滴附著在靶標作物的葉背與葉面[1]、果樹樹冠的外層和內膛[2]，所以，風送式噴霧技術可減少霧滴的飄移，降低農藥對環境污染的風險，被國際公認為是一種僅次于航空噴霧的高效地面施藥技術，同時又是一種自動化程度高，防治效果好，環境污染少的先進施藥技術[3]。

通過對風送式噴霧機結構的設計與優化，可以改善噴霧機的噴霧性能[4-6]，近年來，自由湍流射流理論、相似理論與FLUENT軟件等被用于噴霧機的設計及研究中，縮短了研究周期[7-12]。研究發現，霧滴在果樹上的沉積分布主要受風機風量的影響，而風送式噴霧機風機的風量主要由風速來決定[13]。因此，風送式噴霧機風場的特性及風速的變化會直接影響果園中病蟲害的防治效果。

國內外學者對果園風助式噴霧機的研究較多[14-22]，這種風助式噴霧機的射程較短，適用于平原地區果園的植保作業；在對遠射程風送式（也稱炮塔式）噴霧機的研究中，則以穿透性[2,23]、霧滴沉積分布[24-27]、優化設計[28-29]和霧滴粒徑變化規律的研究[30]較多。

當靶標與噴霧機間的距離較遠、或噴施對象外形較為高大時，需借助于遠射程的風送式噴霧機進行植保作業。例如，在種植高稈作物的坡地及山地，普通植保機具難以進入，田間噴霧作業效率低、勞動強度大。利用遠射程風送式噴霧機（噴程可達20～50 m）可以解決這個問題，在坡頂，順坡面向下風送噴藥；在坡底，順坡面向上風送噴藥（2個方向上的噴程覆蓋坡頂與坡底間的距離）。遠射程風送式噴霧機的應用，大大提高了坡地或山地作物的噴霧作業效率。

因此，研究和開發高效的遠射程風送式噴霧機具有良好的應用前景。目前在中國，遠射程風送式噴霧機不僅可應用于農業植保領域，也應用于凈化環境的除塵噴霧與抑塵噴霧中。基于此，本文重點研究遠射程風送式噴霧機的空間風場及噴霧特性，為遠射程風送式噴霧機的生產和使用提供理論基礎與技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗設備

試驗用遠射程風送式噴霧機，由河南萬豐農林設備有限公司生產，試驗樣機中，10個空心錐噴嘴呈圓周狀均勻分布在噴筒的圓形出風口邊沿，10個噴嘴兩兩成組、分5組均勻安裝在噴筒邊沿的不同高度下[30]。

風場試驗中使用的儀器設備有：AZ-8901風速計，風速測量范圍0.4～35 m/s，分辨率0.01 m/s，準確度±2%；風速測量定位網架（自制）高3 m、寬2 m，網格大小為11 cm×11 cm，網格上鐵絲半徑1.25 mm；數字顯微鏡supereyes放大倍率1～300。

1.2 遠射程風送式噴霧機空間風場特性試驗

遠射程風送式噴霧機空間風場特性試驗分為射程、風速2個試驗。利用風速測量定位網架，進行風場特性參數的測定。試驗前先測定環境風速，環境風速小于0.5 m/s時方可進行試驗。試驗現場如圖1所示。

圖1 試驗現場

1.2.1 水平射程試驗

風送式噴霧機按實際使用高度放置，噴筒軸線為水平方向；啟動噴霧機，當風機運轉達到平穩時，用風速儀測定噴筒軸線方向上空間氣流風速，當風速降低為2 m/s時，記錄該點的空間位置，測量示意圖如圖2所示。其中在方向上，風速為2 m/s的點的坐標即為水平射程。在30~50 Hz范圍內改變風機供電電源的頻率，每間隔2 Hz重復上述測量過程。

1,4. 垂直方向上2 m?s-1風速邊界線 2,3. 水平方向上2 m?s-1風速邊界線

1.2.2 軸心上的縱向時均風速試驗

在水平射程試驗中，沿噴筒軸線（中線）方向上，從距噴嘴安裝處水平距離=1 m處開始，每隔1 m進行采樣，測量軸心上的縱向時均風速；在30～50 Hz范圍內改變風機供電電源的頻率，每間隔2 Hz重復上述測量過程。

1.3 噴幅試驗

在與射程相垂直方向上的兩側測量風速，風速降低到2 m/s處的2點間的最大距離為噴幅，噴幅的大小體現了風送式噴霧機固定噴霧時，對水平目標的覆蓋范圍。試驗前先測定環境風速，環境風速小于0.5 m/s時方可進行試驗。測量時，將風速儀放在定位網架的某個定位點上，緩慢轉動風速儀測量面，觀察讀數，以讀數最大值的方向測量方向，風速穩定后讀數，每個定位點上采樣3次，以3次采樣值的平均值作為該定位點的風速。

如圖2所示，選取沿水平射程方向為軸正方向，、軸均處于水平面中，、、構成笛卡爾坐標系，在軸正方向的不同距離下，測量軸與軸的正負方向的氣流速度，重復測量3次取平均值，獲得4條由2 m/s風速點構成的邊界線。在30~50 Hz范圍內改變風機供電電源的頻率，每間隔2 Hz重復上述測量過程。圖2中，邊界線2與3上坐標相同的2個點之間的最大距離即為水平噴幅；邊界線1與4上坐標相同的2個點之間的最大距離即為垂直噴幅。

1.4 送風量試驗

風送式噴霧機出風口的氣流均速與出風口面積的乘積為送風量。體現了風送式噴霧機噴出的氣流對風機前方所包容的空氣的置換能力，影響霧滴的穿透性和霧滴在靶標上的有效附著。本文通過測量風筒出風口處的時均風速，計算獲得送風量。試驗前先測定環境風速，環境風速小于0.5 m/s時方可進行試驗。

1.4.1 出風口風速采樣點設置

在遠射程風送式噴霧機的出風口處，取21個采樣點，采樣點分布在3個區域，在風筒出風口的圓心處布置1個采樣點，在導流器的外邊緣圓周上以及導流器外邊緣與風筒內邊緣的中間圓周上各均勻布置10個采樣點，如圖3所示。在每個采樣點上，每間隔2 s測量風速，共測量5次，保證在出風口的面積上有100個以上的風速采樣值，取這些采樣值的均值作為出風口的時均氣流風速。

1.風筒出風口內邊緣 2.導流片 3.導流器外邊緣 4.采樣點

在22～50 Hz范圍內改變風機供電電源的頻率，每間隔4 Hz測量出風口風速，獲得不同電源頻率下風送式噴霧機出風口的時均氣流速度。

1.4.2 送風量的計算

測量遠射程風送式噴霧機出風口的半徑，取3次測量的平均值為計算值，計算出風口的面積(m2)。

設出風口的時均風速為(m/s)，出風口的面積為(m2)，則噴霧機的送風量(m3/s)可由式（1）得出。

=（1）

1.5 水平作業幅寬測定試驗

水平作業幅寬是指自噴嘴噴出的藥液所能達到的有效距離，即在50 Hz的供電頻率下，射程方向上，從噴嘴處到霧滴沉積為25滴/cm2[29]的最遠位置間的距離，是評價風送式噴霧機作業效率的指標之一。

采用紙卡法，對噴霧機的水平作業幅寬進行測定，如圖4所示。

圖4 噴霧作業幅寬試驗

在噴霧機風筒軸線方向的區域內，距噴嘴不同距離布置三腳采樣架，在采樣架上夾放采樣卡用于霧滴附著，采樣卡對地高度與噴筒軸心距離地面的高度相同（本試驗中，采樣卡的夾放高度為1.53 m，與噴霧機風筒的軸線在同一水平面），每個采樣卡上畫有邊長1 cm的正方形小格子。試驗前先測定環境風速，環境風速小于0.5 m/s時方可進行噴霧試驗。試驗時，風送式噴霧機的運動速度為4 m/s，采用質量濃度為1%的羅丹明示蹤劑進行噴霧，噴霧機通過霧滴采樣區后，收集采樣卡，用數字顯微鏡觀察并讀取采樣卡上10個小格子內的霧滴個數（每平方厘米的霧滴個數），重復上述試驗3次。

2 結果與分析

2.1 射程和軸心上的縱向時均風速

以送風距離為橫坐標，軸心上的縱向時均風速為縱坐標，根據試驗數據，繪制出不同供電頻率下風速隨采樣點距噴嘴距離的變化曲線，如圖5所示。采用Excel軟件，同時利用對數函數、指數函數和冪函數對曲線進行數據擬合，結果發現，用指數函數和冪函數擬合方程的決定系數均比用對數函數擬合的決定系數小，故采用對數函數表示風速與距離間的關系。

以頻率為50 Hz為例，擬合的對數函數為50=?8.13 ln+ 23.87，決定系數2=0.989。其中，50為風機供電頻率50 Hz時風筒軸線方向上采樣點的風速（m/s）；為采樣點距出風口的距離（m）。

從圖5可以看出，在風機供電頻率為46～50 Hz時，噴霧機的射程為13 m，隨著頻率的降低，射程也在減小。

圖5 不同供電頻率下風速隨采樣點距噴嘴距離的變化

遠射程風送式噴霧機軸心上的縱向時均風速隨采樣點距噴嘴距離的增加而衰減，兩者呈負對數關系。這一特征符合淹沒射流的流速變化規律。風機吹出的氣流，流入了相同的空氣介質中，該空氣射流與周圍靜止空氣發生動量和質量的交換，卷吸附近的空氣一同流動，使得風送式噴霧機風場中空氣的流量不斷增加，流速不斷減小。

因此，遠射程風送式噴霧機的風場可分為2個部分：一是保持空氣射流出口流速0不變的部分，即風場的射流核心區；其次是因卷吸與摻混作用，空氣流速小于0的部分，即風場的射流核心與靜止空氣之間的部分。

在∈（1～3 m）區間內，風速下降的梯度較大。根據圖5的試驗結果，植保作業時，可以根據靶標的不同（靶標葉片受風搖擺應力不同）、或同一靶標不同生長期時（開花期與掛果期等）對風速的要求，選取合適的風機供電頻率進行風送式噴霧作業，既保證噴霧的有效性與農藥的利用率，又可避免風速不當引起的作物減產。

圖6所示為在同一采樣點上，風機的風速與供電頻率之間帶數據標記的折線圖。

圖6 采樣點處風速隨風機供電頻率的變化

以采樣點距噴嘴距離為1 m處為例，擬合的線性函數為1=?0.930+23.64，決定系數2=0.98，1為采樣點距噴嘴距離為1 m處的風速（m/s），為供電頻率（Hz）。結果表明，遠射程風送式噴霧機同一采樣點上的風速與供電頻率之間呈線性相關，且具有較高的決定系數，最低為0.6091。這一特性使得噴霧作業更為靈活，即當出風口與靶標之間的距離受場地制約時（丘陵山地或不規整地塊），可以采用調整風機的頻率的方法，獲得在靶標處滿意的風速。

2.2 遠射程風送式噴霧機的噴幅

遠射程風送式噴霧機的風筒具有軸對稱性，當噴筒在水平方向工作且無外在因素影響時，氣流的流場為淹沒射流，流場的分布也應具有軸對稱性。表1所示為風機供電電源頻率為50 Hz時，在噴筒軸線的左右（軸，即水平噴幅）及上下方向（軸，即垂直噴幅）的試驗數據。

表1 風機供電電源頻率為50 Hz時噴幅分布測定數據

由表1可以看出，在=10 m處，值最大，即水平噴幅為1.08?(?1.21)=2.29 m；同理，在=10 m處，值最大，即垂直噴幅為1.31?(?1.21)=2.52 m。

試驗中通過改變風機的頻率，獲得了不同頻率下的噴幅試驗數據，繪制出如圖7所示的2 m/s風速點構成的邊界線。其中圖7a為水平噴幅，關于噴筒軸心的左右方向對稱，呈無固壁約束的自由湍流特性；圖7b為垂直噴幅，關于噴筒軸心的上下方向出現了不對稱。

噴霧機送風時，風機由外面吸入空氣，空氣經風機、噴筒和導流器加速及導向后由出風口吹出，流入空氣中，形成空氣淹沒射流。隨著該空氣淹沒射流與周圍靜止的空氣發生動量和質量的交換，附近的靜止空氣不斷被卷吸進入空氣射流，隨噴霧機噴出的氣流一同流動。這一過程中，空氣射流流量不斷增加，流速不斷減小和均化，空氣射流的橫斷面不斷擴大，使得噴霧機的噴幅呈現逐漸變寬的規律；隨著送風距離的不斷變大，氣流速度變小，氣流中2 m/s的風速點位置越來越靠近軸心，噴幅又呈現變窄的規律，如圖7a所示。

在圖7b中，采樣點距離噴筒出風口8 m的區域內，各個風機供電頻率下的垂直噴幅關于噴筒軸心仍然對稱，這是由于在此區域內，氣流的下方與地面的距離較大，氣流與地面間的空間足以提供無固壁約束自由湍流卷吸所需的空氣量，因此在這一區域內，氣流的上下方速度變慢的規律一致，垂直噴幅上下對稱。

采樣點距離噴筒出風口8 m處，垂直噴幅出現了上下不對稱，采樣點距離噴筒出風口相同的處，噴筒軸線下方的風速大于上方的風速。

圖7 不同供電頻率下噴幅

當8 m時，隨著空氣射流橫斷面的增大，氣流中的下方越來越接近地面。氣流與地面的空間變小，氣流下方被卷吸進入空氣射流的空氣量也隨之減少，使空氣射流的上下2個方向上在同一時間內因卷吸作用進入射流的空氣質量不等，下方卷吸進去的空氣質量少于上方卷吸進去的空氣質量。所以下方氣流速度不會以與上方氣流速度變慢相同的規律而變慢；即在相同的處，當上方氣流速度降低到2 m/s時，下方的氣流速度仍大于2 m/s，故而在圖7b中，采樣點距離噴筒出風口8 m后，遠射程風送式噴霧機的垂直噴幅出現了上下不對稱。根據噴幅的定義及測量方法[29]，可知伯努利效應和附壁效應是形成噴幅在軸方向上不對稱的重要原因。

由圖7a以及圖7b的上半部分的噴幅邊界線可以看出，隨著供電頻率的降低（出風口速度降低），噴幅在變窄，同時，出現最大噴幅的采樣點距噴嘴安裝處的距離也在變小。使用風送式噴霧機噴霧時，可利用這一特性，用調整風機供電電源頻率的方法，獲得噴幅的變化，以適應靶標對噴霧覆蓋區域的不同要求。

2.3 遠射程風送式噴霧機的送風量

不同頻率下的送風量測試數據如表2所示。由表2數據可以回歸出噴霧機送風量隨風機電源頻率變化的關系為

=0.046 538（3）

=0.504 6?0.264 8 （4）

式（3）的決定系數2=0.999 98，為送風量（m3/s），為風機供電電源頻率（Hz）；式（4）的決定系數2=0.999 80，為出風口氣流的時均速度（m/s）。

表2 不同供電頻率下的氣流均速及送風量

式（3）、式（4）表明，風送式噴霧機的送風量及出風口氣流的時均速度與風機供電電源的頻率均成正比，調節供電電源的頻率，可以調節風送式噴霧機的送風量及出風口氣流的時均速度。

在實際噴霧作業時，不同大小和不同枝葉密度的靶標樹冠需要不同的送風量，送風量的大小以噴霧機出風口吹出的帶有霧滴的氣流，能驅除并完全置換風機前方直至果樹樹冠空間所包容的全部空氣為宜，過小的送風量會影響霧滴的穿透和在靶標上的附著，使得靶標中部分區域沒有農藥的附著而影響對病蟲害的防治；同樣，過大的送風量盡管有利于霧滴在靶標中的穿透和附著，但會造成一部分帶有霧滴的風穿過靶標而漂移到沒有靶標的區域，從而造成農藥的浪費和環境的污染。

2.4 遠射程風送式噴霧機的水平作業幅寬

利用本文1.5節中的試驗步驟，噴霧試驗后獲得采樣紙卡上1～10號小格子（邊長為1 cm的正方形）中霧滴個數。在數據處理時，先目測紙卡上小格子中的霧滴數，若小格子中霧滴數遠遠大于25滴，對應單元格上用“/”表示；若紙卡上全部小格子中霧滴數遠遠小于25滴；說明該處不在水平作業幅寬內。經整理后，試驗數據如表3所示。

表3 采樣紙卡的霧滴個數

注：1#、2#、3#分別表示第1次、第2次、第3次采樣；“/”表示格子中霧滴數遠遠大于25滴。

Note:1#, 2# and 3# were the first, second and third test, respectively. “/” indicates that the number of droplets in the grid is far greater than 25 drops.

由表3可看出，遠射程噴霧機的作業幅寬在22 m左右。說明了在無外界阻擋物時，風送式噴霧機的霧滴可以到達的對水平靶標的有效覆蓋范圍為22 m。

3 討 論

3.1 環境風速與定位網架對測量結果的影響

試驗環境風速對遠射程風送式噴霧機空間風場特性及噴霧特性的試驗及測量具有較大的影響，為此，本文在每次試驗前，均多次測量環境風速，保證試驗結果可信。

本文利用定位網架進行空間氣流速度采樣點的定位，定位網架的鐵絲可以視為流場中的圓柱體，半徑為1.25 mm，測量時，風速計在來流方向上距離定位網架20 mm。根據文獻[31]，距流場中圓柱體（圓柱體半徑0）距離處，圓柱體對流場流速的影響系數為(0/)2，由此計算出本文試驗中定位網架鐵絲對風速的影響系數為：(1.25/20)2=3.9×10-3，故定位網架對流場的干擾可以忽略。

3.2 研究內容與實際作業之間的關系

本文的試驗是對遠射程風送式噴霧機的空間風場和噴霧性能的相關特性試驗研究，其試驗方法參照文獻[29]中的“4.1.1水平射程、噴幅、垂直射程的測定”進行。

遠射程風送式噴霧機在實際作業時，若作業區域為平地，噴筒軸線一般為水平；若作業區域為坡地，噴筒軸線一般與坡地保持平行，即噴霧機在坡底作業時，則噴筒軸線應為仰角；在坡頂作業時，噴筒軸線則為俯角。

無論水平作業還是坡地作業，噴筒的軸線均與作業面為平行，故本文的試驗對研究遠射程風送式噴霧機沿坡面作業時的空間風場及噴霧特性有一定的參考意義。

受重力場的影響，坡地作業中霧滴的沉降和沉積規律與水平作業時可能有所不同，因此，遠射程風送式噴霧機噴筒在不同俯仰角下的霧滴沉積規律及噴霧效果還需進一步研究。

4 結 論

本文以遠射程風送式噴霧機為試驗樣機，分別研究了其風場的空間特性和噴霧特性，并得到以下結論：

1）遠射程風送式噴霧機軸心上的縱向時均風速隨采樣點距噴嘴距離的增加而衰減，兩者呈負對數關系，這一特征符合淹沒射流的流速變化規律；

2）遠射程風送式噴霧機軸心方向同一采樣點上的風速與風機供電頻率之間呈線性正相關，決定系數最低為0.609 1；

3）遠射程風送式噴霧機的水平噴幅關于噴筒軸心方向左右對稱，呈無固壁約束的自由湍流特性，水平噴幅最大值為2.29 m，出現在=10 m處，而垂直噴幅關于噴筒軸心上下方向出現了不對稱；

4）遠射程風送式噴霧機的送風量與風機供電電源的頻率成正比，出風口氣流的時均風速與風機供電電源的頻率也成線性關系。

遠射程風送式噴霧機在水平噴霧時，噴筒軸線與地面平行，氣流在空間的伯努利效應和附壁效應較為明顯，采用噴筒仰角噴霧可削弱此效應的影響。本文的研究結果，可為遠射程風送式噴霧機的生產和使用提供理論基礎與技術指導。

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Test on airflow field and spray characteristics for long-range air-blast sprayer

Chen Jianze1, Song Shuran2,3,4,5※, Sun Daozong2,3,4,5, Hong Tiansheng1,3,4,5, Zhang Long2

(1.510642,; 2.510642,; 3.510642,; 4.510642,; 5.510642,)

When the long-range air-blast sprayer is carrying out spraying, droplets are sent to the distant targets by the high speed air flow from fan. At the same time, the air flow in spatial wind field will blow the targets and shake the target branches, which allows droplets attachment to the back and surface of leaves of target crops as well as the surface and inner of the fruit tree canopy. It has been reported that the deposition and distribution of droplets on the fruit trees are mainly affected by blowing volume of air-blast sprayer fan, which is determined by the wind speed of the fan. Therefore, the characteristics of wind field with air-blast sprayer and the variations of wind speed will directly affect the control effects on pests and diseases in orchards. Scholars from China and other countries have done much research on the air-assisted sprayer in orchards. The range of the sprayer is relatively short, which can be applied to the orchard plant protection in plain areas. In addition, in the research on the long-range air-blast sprayer (also called cannon sprayer), most of them focus on the penetrativity, deposition and distribution of droplets, optimal designs of sprayer and variations of droplet diameter. Based on above, the study in this paper focused on spatial wind field and spray characteristics for long-range air-blast sprayer. As the prototype for testing, the long-range air-blast sprayer is equipped with 10 hollow-cone type nozzles distributed circumferentially, which are evenly distributed on the round outlet edge of spray-duct. The followings are the instruments and equipments used in the test: AZ-8901 anemometer with wind speed measurement range of 0.4-35 m/s, resolution of 0.01 m/s, and accuracy of ±2%; wind speed measurement positioning frame (homemade) which is 3 m high and 2 m wide and its grid size is 11 cm × 11 cm with a wire radius of 1.25 mm; a digital microscope with a magnification from 1 to 300. With the wind speed measurement positioning frame, the tests on the characteristics of spatial wind field for long-range air-blast sprayer and on the spraying width were carried out. The wire of sampling frame can be regarded as the cylinder in the flow field. When measuring, the anemometer was 20 mm away from the sampling frame in the direction of incoming flow. Thus, the influence coefficient of wire on wind speed was calculated, which was 3.9×10-3. Therefore, the interference to the flow field caused by sampling frame can be neglected. At the same time, the wind speed in testing environment had a great influence on the test and the measurement of spatial wind field and spray characteristics for long-range air-blast sprayer. Therefore, in order to ensure the reliability of the test results, repeated measurements of ambient wind speed have been carried out before each test. The test results showed that the vertical average wind speed on the axis of long-range air-blast sprayer decreased with the increase of distance between sampling point and nozzle and there was a negative logarithm relationship between them. This characteristic is in accord with the flow variations of submerged jet. The wind speed at the same sampling point in the axis direction of long-range air-blast sprayer was linearly and positively correlated to the power frequency of the fan with a high correlation coefficient. The horizontal spraying width of long-range air-blast sprayer was bilaterally symmetrical in the axial direction of spray-dust; in contrast, the vertical counterpart in the upper and lower axial direction of spray-dust was asymmetric. Bernoulli effect and Coanda effect resulted from entrainment are the important reasons for the formation of asymmetric vertical spraying width. However, the effects can be eliminated by spraying with an angle of elevation. By measuring the average wind speed at the outlet of air duct, the blowing volume was calculated. The result showed that the blowing volume of long-range air-blast sprayer and the average speed of flow at the outlet were proportional to the frequency of the fan. The sampling card method was adopted to measure the horizontal operation width of the sprayer and the width of the experimental prototype was 22 m. The long-range air-blast sprayer can be applied not only to agricultural plant protection but also to dedusting spray and dust suppressing spray for environmental purification. The findings in the study provide theoretical basis and technical guidance for the production and application of the long-range air-blast sprayer.

agricultural machinery; spraying; wind speed; long-range; air-blast; spatial wind field; spray width; Coanda effect

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.010

S224.3

A

1002-6819(2017)-24-0072-08

2017-08-03

2017-10-08

國家自然科學基金項目（31671591）；廣東省農業標準化研究項目粵質監標函｛2016｝【369】號；廣州市科技計劃項目（201607010362，201605030013）；廣東省科技計劃項目（2015B090901031）；“揚帆計劃”引進創新創業團隊專項（201312G06）；現代農業產業技術體系建設專項資金（CARS-27）

陳建澤，男，廣東珠海人，博士生，主要從事精準農業中的測試與控制技術研究，Email：jianzechen@qq.com

宋淑然，女，河北安國人，教授，博士，主要從事噴霧技術及測控技術研究。Email：songshuran@scau.edu.cn

中國農業工程學會高級會員：宋淑然（E041200222S）

陳建澤，宋淑然，孫道宗，洪添勝，張 龍. 遠射程風送式噴霧機氣流場分布及噴霧特性試驗[J]. 農業工程學報，2017，33(24)：72－79. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.010 http://www.tcsae.org

Chen Jianze, Song Shuran, Sun Daozong, Hong Tiansheng, Zhang Long. Test on airflow field and spray characteristics for long-range air-blast sprayer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(24): 72－79. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.24.010 http://www.tcsae.org