[發明專利]一種基于CFD和作物孔隙率相似性的施藥霧滴沉積預測方法

有效

• 申請號: 201710493109.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107145692B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 劉雪美;劉興華;李揚;苑進;趙新學;張海淑
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于CFD和作物孔隙度相似性的施藥霧滴沉積預測方法，屬于植保施藥技術領域。該方法包括霧滴沉積評價物理模型建立，預測計算區域確定、網格生成、邊界條件設置，預測計算及結果后處理。所述霧滴沉積評價物理模型利用抽象葉片和孔隙率依據植株形態特點按一定的方式排列組合得到；所述計算區域確定，依據實際噴霧作業情況計算得到；所述網格的生成，采用分塊劃分網格技術；所述邊界條件設置，包括霧滴運動和不同噴霧模式設置；所述預測計算，是在裝有CFD軟件包的計算機上進行。所述預測結果后處理，通過CFD中的UDF功能統計霧滴沉積情況。本發明將霧滴沉積抽象模型和CFD預測結合，實現了低成本、快速、有效地預測作物植株群體霧滴全空間的沉積特性。

技術領域

本發明屬于植保施藥技術領域，涉及一種基于CFD和作物孔隙率相似性的施藥霧滴沉積預測方法，尤其適用于作物生長全周期施藥霧滴沉積性能的預測。

背景技術

目前作物病蟲害防治仍以化學防治為主。當對作物進行化學防治時，藥液經過施藥裝備后形成具有一定速度和粒徑譜的霧滴云，在霧滴運動過程中接觸到作物上層葉面時直接沉積在上面，同時也有霧滴穿過作物葉片之間的縫隙繼續運動，直到沉積到作物中下層葉面。由于上層葉片的阻擋，致使作物植株中下層葉面的沉積量較少，為了增加中下層葉面的沉積量，研究者也提出了一些新的施藥方式。然而不同的施藥方式其施藥效果也不盡相同，為檢驗不同施藥方式的施藥效果，往往需要對施藥過程中作物不同位置葉面的霧滴沉積情況進行評價。傳統的霧滴沉積評價方法是在試驗或作業現場，按照一定的原則選取作物植株，在植株的不同部位放置采樣卡或水敏紙等，進行藥液霧滴的收集，再通過專業儀器設備對所收集的藥液進行沉積量分析，從而確定藥液霧滴在植株不同部位的沉積情況，該種方法簡單有效，但試驗周期長，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，對噴霧作業的霧滴沉積性能進行評價，但上述模型都沒有考慮作物葉片及葉片的阻擋對下層霧滴沉積的影響，計算結果與實際情況相差較大，參考性差。因此，目前亟需找到一種成本相對較低，而且準確度相對較高的方法，能夠對作物生長全周期施藥霧滴全方位的沉積情況進行預測，從而為不同生長期作物的施藥方式選擇提供依據。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的不足，提供一種基于CFD和作物孔隙率相似性的施藥霧滴沉積預測方法，該方法可以快速有效的對作物生長全周期施藥霧滴的沉積情況進行預測，為不同生長期作物的施藥方式選擇提供依據。

本發明所采用的技術方案是：一種基于CFD和作物孔隙率相似性的施藥霧滴沉積預測方法，包括霧滴沉積評價物理模型的建立，預測計算區域的確定，預測區域網格的生成，預測區域邊界條件設置，霧滴沉積過程預測計算以及預測結果后處理。

所述霧滴沉積評價物理模型的建立，首先根據作物不同生長期的形態特性，沿作物群體植株垂直方向自頂向下分成不同的截面層，選用孔隙率測試裝置測定群體植株不同高度截面的葉片孔隙率，以測定的不同層位葉片孔隙率為基礎，將群體植株的葉片抽象為圓形或實際葉片的近似形狀；其次根據作物植株上中下不同位置霧滴沉積特性評價的需要，將群體植株抽象為多個不同高度的截面層，通過抽象葉片不同的排列組合方式使抽象簡化層位的葉片孔隙率與實測葉片孔隙率相同；然后考慮到作物群體植株葉片空隙的隨機性，在抽象簡化過程中保證每層葉片孔隙率相同的條件下，抽象葉片每層至少有三種不同的排列方式，預測霧滴沉積性能時，對三種不同排列方式下的沉積情況取均值，以此來表示該層的實際霧滴沉積情況。