對靶噴藥系統壓力波動特性的試驗研究

張春鳳，翟長遠，趙學觀，鄒 偉，張 萌，趙春江,3

對靶噴藥系統壓力波動特性的試驗研究

張春鳳1,2，翟長遠2,3，趙學觀2，鄒 偉2，張 萌2,3，趙春江1,2,3※

（1. 西北農林科技大學機械與電子工程學院，楊凌 712100；2. 北京市農林科學院智能裝備技術研究中心，北京 100097；3. 江蘇大學農業工程學院，鎮江 212013）

針對精準對靶噴藥系統作業中由于不同數量噴頭反復啟閉造成管路壓力波動嚴重的問題，該研究開展了對靶噴藥系統回流比例對管路壓力波動影響的研究。設計了對靶噴藥壓力波動試驗平臺，基于AMESim建立對靶噴藥壓力波動系統仿真模型。設置系統初始壓力0.2～0.4 MPa，回流比例為0～0.9，分別關閉1/5～4/5數量的噴頭進行了仿真試驗。結果表明，關閉噴頭的占比越大，管路壓力波動越大，當系統初始壓力0.2 MPa，回流比為0，關閉4/5數量的噴頭，管路壓力從0.2 MPa上升至5.15 MPa，波動率達2 400%；系統初始工作壓力越大，關閉噴頭數量對壓力波動影響越大。設置回流管路可有效減小管路壓力波動，且回流比越大效果越明顯，當系統初始壓力0.2 MPa、回流比例為0.6時，部分噴頭關閉的壓力波動率最大為64.53%。兼顧泵的利用率，回流比例建議小于0.6。系統初始壓力0.3 MPa時，回流比例建議小于0.7；系統初始壓力0.4 MPa時，回流比例建議小于0.8。根據對靶噴藥壓力波動容忍度要求，系統初始壓力0.2 MPa時，噴施靶標在作業行中的占比量最佳回流比例關系為：靶標占比1/5的最佳回流比例區間為0.5～0.6；靶標占比2/5的最佳回流比例區間為0.5～0.6；靶標占比3/5的最佳回流比例區間為0.2～0.3；靶標占比4/5的最佳回流比例區間為0～0.1。系統初始壓力0.3 MPa時，噴施靶標在作業行中的占比與最佳回流比例區間關系為：靶標占比1/5的最佳回流比例區間為0.6～0.7；靶標占比2/5的最佳回流比例區間為0.5～0.6；靶標占比3/5的最佳回流比例區間為0.2～0.4；靶標占比4/5的最佳回流比例區間為0～0.1。初始壓力為0.4 MPa時，靶標占比1/5的最佳回流比例區間為0.7～0.8；靶標占比2/5的最佳回流比例區間為0.6～0.7；靶標占比3/5的最佳回流比例區間為0.4～0.5；靶標占比4/5的最佳回流比例區間為0～0.3。研究結果可為農業植保作業對靶變量施藥技術應用及工況參數的選擇提供依據，為精準對靶施藥裝置的進一步優化提供支撐。

仿真；植保；對靶噴藥；壓力波動；AMESim；回流比

0 引 言

目前，國內病蟲草害防治仍以化學農藥噴施為主，傳統連續噴施作業模式導致過量施藥，農藥利用率低，引起食品安全與環境污染等社會問題[1-4]。精準施藥技術可通過傳感器探測靶標信息，驅動變量執行機構實現按需噴藥作業[5]，可有效解決上述問題。精準施藥技術核心主要包括對靶施藥技術和變量施藥技術[6-8]。對靶施藥技術是基于靶標有無、分布特性等進行的按需噴藥控制技術。變量施藥技術是基于機組前進速度、病害嚴重程度等進行的噴藥量控制技術。在對靶施藥和變量施藥控制作業過程中，噴頭的頻繁啟閉會使管路藥液壓力發生大范圍波動，影響藥液霧滴粒徑、藥液沉積分布以及噴藥系統使用壽命[9-11]。

為了探究精準施藥技術管道壓力波動特性，國內外的學者進行了諸多研究[12-17]。Han等對一套商購PWM（Pulse Width Modulation）變量噴施系統的壓力、流量波動進行了測試分析，發現系統中壓力波動引起噴頭一個周期內流量上下浮動0.5%～2.2%，而不同位置各噴頭間的噴霧流量一個周期內變異高達-15%～12%[18]；黃勝等基于 PID控制和施藥量模糊控制方法設計了變量施藥機的恒壓變量控制系統，以保持噴藥系統壓力恒定，但系統響應時間0.85 s，遠大于對靶噴藥幾十毫秒響應要求，無法用于對靶噴藥壓力波動消除[19]；韓潤哲等搭建了施藥性能測試試驗臺，進行不同回流比例下管路壓力波動測試。發現管路壓力波動值與回流比例有直接關系，且同時開啟的噴頭數目會對管路壓力造成一定的影響，但影響特性尚未分析[20]；Zhou等基于CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真技術研究了變量噴施系統電磁閥響應時間對液壓沖擊的影響，推算出了電磁閥關閉過程中水擊壓力計算模型[21]。

目前，針對施藥系統壓力波動特性的研究大多集中于系統固有閥件的結構參數與功能參數產生的影響，如隔膜泵[22]、比例溢流閥[23]和電磁閥[24]等；以及基于PWM控制信號頻率和占空比等參數對管路壓力波動以及霧化特性影響[25-28]，精準噴藥系統對靶過程中壓力波動影響特性仍需進一步探索。

本文設計對靶噴藥壓力波動試驗系統，以對靶噴藥過程中部分噴頭啟閉過程為研究對象，通過試驗驗證與仿真分析，探索對靶噴藥過程中部分噴頭關閉引起的系統壓力波動特性，并提出通過增設回流管路消除壓力波動方法，得出不同回流比例對管路壓力波動的影響特性，以期為農業植保對靶變量施藥技術應用以及其工況參數的選擇提供依據，減少農藥浪費，提高農藥利用率，為精準對靶施藥裝置的進一步優化提供支撐。

1 對靶噴藥壓力波動試驗臺

1.1 試驗臺總體結構

本文設計的對靶噴藥壓力波動試驗臺如圖1所示，主要由噴桿、噴頭、集霧槽、組合控制閥、藥箱、隔膜泵、變頻電機、機架、控制柜、壓力表等組成。試驗臺設置5路平行等距噴桿（長度1 m），每個噴桿等距安裝5個噴頭；集霧槽可收集噴霧霧滴并回流至藥箱，便于試驗藥液循環使用。

1.噴桿 2.噴頭 3.集霧槽 4.組合控制閥 5.藥箱 6.隔膜泵 7.變頻電機 8.機架 9.控制箱 10.壓力表

1.2 試驗臺管路系統

如圖2所示，試驗臺管路部分主要連接藥箱、隔膜泵、過濾器、安全閥、回流比例閥、開關閥、噴桿等。變頻電機為系統提供動力，驅動隔膜泵吸取藥箱藥液，流入組合控制閥，藥液經過過濾器和穩壓裝置形成穩定恒流源，通過回流比例閥一部分流向5路噴桿完成噴霧，一部分回流至藥箱。當系統壓力超過安全閥閾值，安全閥打開藥液可全部卸荷至藥箱。

1.3 試驗臺監控系統

如圖3所示，監控系統主要由控制單元、執行單元、信號采集單元組成。系統通過控制變頻電機頻率進而控制隔膜泵的轉速改變隔膜泵藥液輸出量。5路噴桿獨立開閉控制，實現對靶施藥系統一定數量噴頭的啟閉。回流比例閥通過設置計時器控制開啟時長改變回流閥的開度進而改變回流量。系統通過流量傳感器監測主管路流量與回流量，通過壓力傳感器實時監測各噴桿壓力變化，通過數據采集和存儲模塊獲得壓力和流量數據。

圖2 管路系統設計圖

圖3 控制系統結構圖

實物圖如圖4所示，各閥件及傳感器具體型號信息如表1所示。試驗臺集霧裝置可維持藥箱藥液恒定，減少試驗藥箱藥液存量變化差異對試驗結果的影響。

1.4 試驗臺性能測試試驗

根據GB/T20183.2—2006植物保護機械噴霧設備，第2部分：液力噴霧機試驗方法[29]進行試驗臺工作壓力、流量調節范圍測試。

通過調節變頻器頻率改變變頻電機的轉速進而調節隔膜泵的輸入轉速改變隔膜泵的輸出流量，提高系統的噴霧壓力，在不斷提高控制頻率過程中觀察系統管路穩定性以及系統震動情況，最終測試結果顯示，該試驗臺穩定工作壓力范圍0.1～0.7 MPa，隔膜泵輸出流量調節范圍12～60 L/min。

1.噴桿及噴頭 2.集液槽 3.計算機 4.藥箱 5.流量傳感器 6.數據采集卡 7.變頻電機 8.隔膜泵 9.組合閥 10.控制柜 11.壓力傳感器

表1 試驗臺所用閥件型號

2 壓力波動試驗系統建模與仿真

2.1 噴藥系統壓力波動理論分析

噴頭藥液通過噴嘴時，由于慣性作用，發生收縮現象，在靠近孔口的后方出現收縮最大的過流斷面，而后進行霧化擴散，如圖5所示。

圖5 噴頭液流擴散示意圖

根據質量守恒及縮流斷面和節流口之間的伯努利方程推導，可得出噴頭流量公式[30]

由式（2）可知，噴頭流量與噴桿壓力的平方根成正比，因此，當系統總流量不變的情況下，隨著對靶噴藥作業噴頭啟閉數量變化，噴頭噴霧流量改變，導致系統壓力波動嚴重。

2.2 壓力波動試驗系統仿真模型

基于2.1節理論分析，單噴頭流量突變會導致系統壓力激增，造成閥件損壞，甚至管路爆開。本文應用AMESim軟件建立壓力波動試驗系統仿真模型探索對靶噴藥過程中噴霧壓力波動特性，如圖6所示。該模型中，活塞式的隔膜泵簡化為周期波動的恒流源，噴頭等效為噴孔流通面積的節流孔[31]，回流比例閥等效為常數信號控制的可調節流閥，開關閥等效為階躍信號控制的可調節流閥，仿真介質選擇水。仿真系統基本參數設置與試驗平臺保持一致，具體如表2所示。

圖6 精準噴藥測試系統仿真模型

表2 仿真模型參數設置

2.3 仿真試驗

2.3.1 仿真參數設置

大田噴藥機工作壓力范圍一般為0.2～0.4 MPa[32]。仿真試驗首先設置系統初始工作壓力0.2 MPa，并根據本試驗所選噴頭型號在0.2 MPa工作壓力下流量為0.49 L/min可得系統25個噴頭總流量為12.25 L/min，故仿真系統初始恒流源（隔膜泵）輸出流量設置為12.25 L/min。仿真總時長20 s，關閉若干噴桿動作在第10 s，故仿真過程中一直開啟的噴桿開關閥階躍信號step time設置為20 s，中間過程關閉噴桿開關閥階躍信號step time設置為10 s。采樣間隔設置為0.006 s。仿真系統回流比例設置通過調節回流比例閥的常數信號constant value改變比例閥的開度大小實現[32]，為保證不同回流比下噴桿初始噴霧壓力與流量一致，改變回流比的同時按比例改變恒流源輸出流量，回流比例與對應的恒流源流量值如表3所示。

表3 不同回流比例下恒流源流量

2.3.2 仿真試驗方案

為了研究對靶噴藥過程中不同數量噴頭關閉后系統壓力波動特性和回流量比例對系統壓力波動的影響特性，設計2組仿真試驗。第1組試驗為關閉不同數量噴頭對管路壓力波動影響試驗。設置恒流源輸出流量12.25 L/min，回流比例閥關閉，仿真開始時25個噴頭全部打開，分別在第10 s關閉1/5、2/5、3/5、4/5比例的噴頭，采集未關閉噴桿實時壓力數據完成4組試驗，每組試驗重復3次。第二組試驗為回流比例對管路壓力波動影響試驗，按表3設置回流比例閥回流比例以及恒流源輸出流量值，開始與第一組相同的試驗流程，并采集相關數據。

初始壓力值0.3 和0.4 MPa的參數設置與試驗過程與0.2 MPa的一致。

2.4 仿真模型驗證與分析

本文系統壓力波動評價指標采用平均壓力與平均壓力波動率[33]：

式中P為噴桿每次采樣壓力，MPa；P為平均壓力，MPa；為平均壓力波動率；P為噴桿噴頭全開時平均壓力，MPa；P2為關閉若干噴頭后噴桿平均壓力，MPa；為壓力采樣數。

根據2.3節仿真試驗方案進行壓力波動試驗，驗證仿真模型可靠性。基于1.4節試驗臺性能測試試驗得出的該試驗臺壓力和流量調節范圍，壓力波動試驗可進行回流比例0、0.2和0.4，關閉噴頭數量占比1/5、2/5和3/5試驗。

試驗系統隔膜泵輸出流量通過變頻器調節設置，回流比例通過回流比例閥設置。試驗過程中，首先根據表3通過調節變頻器頻率值設置不同回流比例對應隔膜泵的輸出流量，再設置回流比例，開啟噴霧系統，試驗初始狀態25個噴頭全部開啟，在第10 s，分別關閉1/5、2/5和3/5的噴頭數量（0回流比例條件下，關閉3/5噴頭數量時壓力增至1 MPa以上，已超過試驗臺壓力調節范圍，故沒有做關閉3/5噴頭數量時的驗證試驗），采集未關閉噴桿實時壓力數據，每組試驗重復3次，采樣間隔0.006 s。

試驗結果如表4所示，并與相同試驗過程的仿真平均壓力值對比可知相對誤差≤8.3%，該仿真模型可靠，可用作后續探究回流比例對系統壓力波動影響特性的仿真分析。

表4 不同回流比例及不同關閉噴頭數量占比下噴桿壓力試驗值與仿真值對比

3 回流比例對管路壓力波動的影響

由2.4節試驗結果表明，增大回流比例對對靶噴霧系統由于噴頭啟閉數量變化導致的壓力波動具有一定消除作用，但同時考慮到系統回流比例越大，要達到相同噴霧工作壓力和流量，就要無限增大泵的流量，這使得試驗平臺完成大回流比試驗困難，且關閉噴頭越多，噴桿壓力激增越大，會損壞系統閥件與管路，故采用仿真模型進行回流比例對管路壓力波動影響特性分析。根據2.1節噴藥壓力波動理論分析，系統壓力波動和流量波動是成比例關系的，因此可根據壓力波動情況得到流量波動情況，回流壓力、回流流量變化與噴霧壓力關系不是很大，因此未作分析。

3.1 系統壓力波動仿真試驗結果

根據2.3節仿真試驗方法，進行不同數量噴頭關閉對管路壓力波動試驗，系統回流比為0時，分別關閉1/5、2/5、3/5、4/5數量噴頭時，采集未關閉噴桿壓力數據，得出平均壓力值如圖7所示。可以看出，關閉噴頭數量占比越大，系統壓力波動越大，且壓力是陡然增加的，當關閉4/5的噴頭時，系統平均壓力上升至5.15 MPa，根據公式（2）可知，關閉噴頭數量越多，單噴頭流量越大，壓力波動即會呈指數型增長。但正常噴藥系統會設置安全閥，在系統壓力過大時卸荷起到保護管路作用，本文為了定量研究系統極端情況下壓力的最大波動，探索不同回流比例對系統壓力波動的消除效果。

回流比例對管路壓力波動影響測試，系統回流比為0.1～0.9時，噴頭關閉數量占比為1/5、2/5、3/5、4/5時，結果如圖8所示，由圖8a～8d可以看出，系統關閉噴頭數量越多，壓力波動越大，回流比例越大對系統壓力波動的消除作用越明顯。按公式 （4）計算系統不同回流比例下平均的壓力波動率計算，結果如表5所示，結果表明，設置回流比例可有效減小對靶噴藥噴頭頻繁關閉引起的壓力波動，當系統關閉4/5噴頭時，回流比例為0.9時的壓力波動率相比不設回流系統消除近300倍。

圖7 關閉不同數量噴頭時的系統壓力（回流比為0）

圖8 不同回流比下不同噴頭關閉數量的壓力波動（初始壓力0.2 MPa）

表5 初始壓力0.2～0.4 MPa下關閉不同噴頭數量的平均壓力波動率

3.2 關閉噴頭數量占比對壓力波動的影響

由圖8a～8d可以看出，系統關閉噴頭數量占比越大壓力波動越大，當系統初始壓力為0.2 MPa、回流比為0時，關閉4/5占比噴頭，壓力波動率可達2 400%。噴藥系統關閉一部分噴頭，管路壓力一般會出現瞬時高壓再減小的波動，稱之為水擊波，但由于水擊波的相長毫秒級別的相比本文試驗系統開關閥的關閉時間是非常渺小的，根據水擊壓力公式可得出壓力波動非常小，小波動已經疊加到隔膜泵的反復吸排運動造成的壓力波動里，因此瞬間高壓再減小的現象在本文試驗過程中并不明顯。

3.3 回流比例對壓力波動的消除效果分析

如圖9a～9c所示，回流比對壓力波動消除作用是明顯的，尤其是系統關閉噴頭數量占比高時，呈指數趨勢。由圖9a可以看出，系統回流比例為0.6時，噴頭關閉比例對系統壓力波動的影響已不大，最大波動率為64.53%。若再增大回流比例，會使系統大部分輸出流量回流，泵的利用率降低，而壓力波動降低不明顯。故在系統初始壓力0.2 MPa時，回流比例選擇建議小于0.6；由圖9b可以看出，系統回流比例為0.7時，最大波動率為73.33%，故在系統初始壓力0.3 MPa時，回流比例選擇建議小于0.7；由圖9c曲線可以看出，系統回流比例為0.8時，壓力最大波動率為76.50%，故在系統初始壓力0.4 MPa時，回流比例選擇建議小于0.8。

3.4 最佳回流比分析

對靶噴藥是指針對靶標（果樹，病害或雜草等）噴施藥液的一種按需噴藥技術，在噴施過程中會根據靶標占比（噴施的靶標面積占總面積的比例）關閉相應比例的噴頭，即靶標占比=1-關閉噴頭數量占比。對靶噴霧系統管路壓力波動最大波動率為100%。由表5試驗數據確定對靶噴藥系統在初始壓力0.2～0.4 MPa時，不同噴施靶標占比對應的最佳回流比區間如表6所示，該結果可為后續精準對靶施藥系統設計與優化提供依據。

圖9 不同初始壓力下回流比例對不同噴頭關閉數量時系統壓力波動率的影響

表6 不同初始壓力下各靶標占比的系統最佳回流比區間

4 討 論

對靶噴藥系統管路壓力波動是制約其實現精準精量作業的主要瓶頸。本文研究發現，對靶噴藥系統噴頭如關閉數量越多，壓力波動越大；如回流比例越大，管路壓力波動越小，該結果與文獻[20]結論一致。但本文更進一步進行了定量分析，得出當回流比為0、系統關閉4/5占比的噴頭，管路的壓力波動可達2 400%，如此巨大的壓力沖擊是正常噴霧系統管件和閥件無法承受的。而當系統初始壓力0.2 MPa、回流比為0.6時，管路壓力波動降可至64.53%，有效地將系統壓力波動減弱至允許的范圍內。

由于部分噴頭關閉會導致管路壓力劇增，而常規噴藥系統管路及其閥件的耐壓性不足，無法開展寬范圍的壓力波動試驗，本文建立了對靶噴藥系統壓力波動仿真模型，并通過試驗完成模型驗證，開展了高壓力沖擊仿真試驗，得到了不同回流比例和關閉不同數量噴頭下的壓力波動數據。

高回流比可有效減弱對靶噴藥系統壓力波動，但同時也降低了泵的利用率。本文針對常規大田噴藥壓力0.2～0.4 MPa提出了最佳回流比區間建議（表6），可針對不同靶標占比量給出最佳回流比區間，如大田對靶噴藥應用于大田蔬菜病害噴藥和大田除草噴藥，在噴藥前可對整個地塊的靶標占比量進行預估，設置合適初始回流比，可消除大部分管路壓力波動，避免不必要的能量浪費，回流量及回流壓力的設置需要綜合考慮泵的性能、回流攪拌和藥箱容量。

不同比例噴頭突然關閉和突然開啟，壓力均會波動明顯，而且噴頭關閉時長也會影響壓力波動，本研究的最終目標是探究如何保持壓力平衡，但影響壓力變化的因素很多，本文只做了一少部分研究，后續會進行更多因素影響下壓力波動特性研究，以提出更加精準的噴藥穩壓控制方法和系統。

5 結 論

1）設計了對靶噴藥壓力波動試驗平臺，通過試驗得出，試驗臺穩定工作壓力范圍為0.1～0.7 MPa，隔膜泵輸出流量調節范圍為12～60 L/min；在對靶噴藥過程中，關閉噴頭占比越大，系統壓力波動越大；增大系統回流比例可有效降低壓力波動幅值。

2）基于AMESim建立了對靶噴藥系統壓力波動仿真模型，并通過試驗驗證了該模型壓力波動的仿真值與試驗值相對誤差≤8.3%，可用作后續精準對靶噴藥系統回流比例對管路壓力波動影響特性研究。

3）仿真分析表明：噴頭關閉數量占比越大，壓力波動越大，當系統初始壓力為0.2 MPa時，回流比為0、關閉4/5占比噴頭，系統壓力可從0.2 MPa、波動至5.15 MPa，波動率達2 400%；設置回流管路可有效減弱對靶噴藥過程中由于噴頭頻繁啟閉造成的壓力波動，當系統初始壓力0.2 MPa、回流比例為0.6時，由于部分噴頭關閉引起的管路壓力最大波動率為64.53%。兼顧泵的利用率，回流比例建議小于0.6；當系統初始壓力0.3 MPa、系統回流比例為0.7時，最大波動率為73.33%，回流比例建議小于0.7；系統初始壓力0.4 MPa、系統回流比例為0.8時，最大波動率為76.50%，回流比例建議小于0.8;系統初始壓力越大，關閉噴頭數量占比對系統壓力波動影響越大。

4）針對不同初始壓力、不同噴施靶標占比量分析了對靶噴藥系統最佳回流比區間：初始壓力為0.2 MPa時，靶標占比1/5，最佳回流比區間為0.5～0.6；靶標占比2/5，最佳回流比區間為0.5～0.6；靶標占比3/5，最佳回流比區間為0.2～0.3；靶標占比4/5，最佳回流比區間為0～0.1；初始壓力為0.3 MPa時，靶標占比1/5，最佳回流比區間為0.6～0.7；靶標占比2/5，最佳回流比區間為0.5～0.6；靶標占比3/5，最佳回流比區間為0.2～0.4；靶標占比4/5，最佳回流比區間為0～0.1；初始壓力為0.4 MPa時，靶標占比1/5，最佳回流比區間為0.7～0.8；靶標占比2/5，最佳回流比區間為0.6～0.7；靶標占比3/5，最佳回流比區間為0.4～0.5；靶標占比4/5，最佳回流比區間為0～0.3。

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Experimental study on the pressure fluctuation characteristics of target spray system

Zhang Chunfeng1,2, Zhai Changyuan2,3, Zhao Xueguan2, Zou Wei2, Zhang Meng2,3, Zhao Chunjiang1,2,3※

(1.,,712100, China; 2.,,100097, China; 3.,,212013, China)

Precise target spraying can be widely used to detect the target information for the on-demand operation using sensors and variable actuators. An effective way can prevent the excessive spraying from the environmental pollution of food safety caused by the traditional continuous spraying, particularly for the high pesticide utilization. Nevertheless, there is the a serious fluctuation of pipeline pressure at present, due to the repeated opening and closing of different numbers of nozzles in the process of target spraying. A great threat has been posed to the droplet size, deposition distribution, and service life of the spraying system. In this study, a test platform was designed to investigate the influence of the reflux ratio on the pipeline pressure fluctuation in the target spraying system. A simulation model of target spraying pressure fluctuation was established using AMESim software. A test was also carried out to verify the model. The initial pressure of the system was set as 0.2-0.4 MPa, and the reflux ratio as 0-0.9 in the simulation. The number of closed nozzles was accounted for the a large proportion of 1/5-4/5, indicating the more serious fluctuation of pipeline pressure. The reflux ratio was 0 at the initial pressure of 0.2 MPa. Once the 4/5 proportion nozzles were closed, the pressure of the pipeline system rose from 0.2 to 5.15 MPa, indicating a 2 400% fluctuation rate. The more significant ratio was obtained in the number of closed nozzles to the pressure fluctuation at the large initial working pressure of the system. The return pipeline was effectively reduced the pressure fluctuation of the target spraying system. Specifically, the greater the return ratio was, the more significant the elimination effect was. The maximum pressure fluctuation rate was 64.53% caused by the closure of some nozzles, when the initial pressure of the system was 0.2 MPa and the return ratio reached 0.6. Therefore, the reflux ratio was recommended to be less than 0.6, in terms of the utilization rate of the pump. Once the initial pressure values of the system were 0.3 and 0.4 MPa, the reflux ratios were recommended to be less than 0.7, and 0.8, respectively. Finally, an optimal combination of target proportion and reflux ratio was achieved, according to the requirements for the tolerance of the pressure fluctuation in the target spraying system. When the initial pressure of the system was 0.2 MPa, the combination of the proportion of the target and the optimal reflux ratio were 1/5 and 0.5-0.6, 2/5 and 0.5-0.6, 3/5 and 0.2-0.3, or 4/5 and 0-0.1, respectively. When the initial pressure of the system was 0.3 MPa, the relationship groups between the proportion of the spraying target and the optimal reflux ratio were 1/5 and 0.6-0.7, 2/5 and 0.5-0.6, 3/5 and 0.2-0.4, or 4/5 and 0-0.1, respectively. When the initial pressure of the system was 0.4 MPa, the relationship groups between the proportion of the spraying target and the optimal reflux ratio interval were 1/5 and 0.7-0.8, 2/5 and 0.6-0.7, 3/5 and 0.4-0.5, or 4/5 and 0-0.3, respectively. This finding can provide a strong reference to optimize the precision target operation for the technical variables and working parameters in the plant protection spraying.

simulation; plant protection; target spray; pressure fluctuation; AMESim; reflux ratio

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.004

S232.2

A

1002-6819(2022)-18-0031-09

張春鳳，翟長遠，趙學觀，等. 對靶噴藥系統壓力波動特性的試驗研究[J]. 農業工程學報，2022，38(18)：31-39.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.004 http://www.tcsae.org

Zhang Chunfeng, Zhai Changyuan, Zhao Xueguan, et al. Experimental study on the pressure fluctuation characteristics of target spray system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(18): 31-39. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.004 http://www.tcsae.org

2022-04-08

2022-08-16

江蘇省農業科技自主創新資金項目（CX（21）2006）；江蘇省重點研發計劃項目（BE2021302）；北京市農林科學院智能裝備技術研究中心開放課題（KF2020W010）

張春鳳，博士生，研究方向為肥藥精準施用裝備技術。Email：zhangchunfeng2022@163.com

趙春江，博士，研究員，中國工程院院士，研究方向為農業信息化技術。Email：zhaocj@nercita.org.cn