[发明专利]一种基于CFD和作物孔隙率相似性的施药雾滴沉积预测方法

说明书

本发明涉及一种基于CFD和作物孔隙度相似性的施药雾滴沉积预测方法，属于植保施药技术领域。该方法包括雾滴沉积评价物理模型建立，预测计算区域确定、网格生成、边界条件设置，预测计算及结果后处理。所述雾滴沉积评价物理模型利用抽象叶片和孔隙率依据植株形态特点按一定的方式排列组合得到；所述计算区域确定，依据实际喷雾作业情况计算得到；所述网格的生成，采用分块划分网格技术；所述边界条件设置，包括雾滴运动和不同喷雾模式设置；所述预测计算，是在装有CFD软件包的计算机上进行。所述预测结果后处理，通过CFD中的UDF功能统计雾滴沉积情况。本发明将雾滴沉积抽象模型和CFD预测结合，实现了低成本、快速、有效地预测作物植株群体雾滴全空间的沉积特性。

技术领域

本发明属于植保施药技术领域，涉及一种基于CFD和作物孔隙率相似性的施药雾滴沉积预测方法，尤其适用于作物生长全周期施药雾滴沉积性能的预测。

背景技术

目前作物病虫害防治仍以化学防治为主。当对作物进行化学防治时，药液经过施药装备后形成具有一定速度和粒径谱的雾滴云，在雾滴运动过程中接触到作物上层叶面时直接沉积在上面，同时也有雾滴穿过作物叶片之间的缝隙继续运动，直到沉积到作物中下层叶面。由于上层叶片的阻挡，致使作物植株中下层叶面的沉积量较少，为了增加中下层叶面的沉积量，研究者也提出了一些新的施药方式。然而不同的施药方式其施药效果也不尽相同，为检验不同施药方式的施药效果，往往需要对施药过程中作物不同位置叶面的雾滴沉积情况进行评价。传统的雾滴沉积评价方法是在试验或作业现场，按照一定的原则选取作物植株，在植株的不同部位放置采样卡或水敏纸等，进行药液雾滴的收集，再通过专业仪器设备对所收集的药液进行沉积量分析，从而确定药液雾滴在植株不同部位的沉积情况，该种方法简单有效，但试验周期长，工作量大，需要消耗大量的人力物力。另外，也有部分研究者采用CFD(Computational Fluid Dynamics)的方法建立模型，对喷雾作业的雾滴沉积性能进行评价，但上述模型都没有考虑作物叶片及叶片的阻挡对下层雾滴沉积的影响，计算结果与实际情况相差较大，参考性差。因此，目前亟需找到一种成本相对较低，而且准确度相对较高的方法，能够对作物生长全周期施药雾滴全方位的沉积情况进行预测，从而为不同生长期作物的施药方式选择提供依据。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种基于CFD和作物孔隙率相似性的施药雾滴沉积预测方法，该方法可以快速有效的对作物生长全周期施药雾滴的沉积情况进行预测，为不同生长期作物的施药方式选择提供依据。

本发明所采用的技术方案是：一种基于CFD和作物孔隙率相似性的施药雾滴沉积预测方法，包括雾滴沉积评价物理模型的建立，预测计算区域的确定，预测区域网格的生成，预测区域边界条件设置，雾滴沉积过程预测计算以及预测结果后处理。

所述雾滴沉积评价物理模型的建立，首先根据作物不同生长期的形态特性，沿作物群体植株垂直方向自顶向下分成不同的截面层，选用孔隙率测试装置测定群体植株不同高度截面的叶片孔隙率，以测定的不同层位叶片孔隙率为基础，将群体植株的叶片抽象为圆形或实际叶片的近似形状；其次根据作物植株上中下不同位置雾滴沉积特性评价的需要，将群体植株抽象为多个不同高度的截面层，通过抽象叶片不同的排列组合方式使抽象简化层位的叶片孔隙率与实测叶片孔隙率相同；然后考虑到作物群体植株叶片空隙的随机性，在抽象简化过程中保证每层叶片孔隙率相同的条件下，抽象叶片每层至少有三种不同的排列方式，预测雾滴沉积性能时，对三种不同排列方式下的沉积情况取均值，以此来表示该层的实际雾滴沉积情况。