商品簡介
本書首次系統闡述農藥施用過程中的霧滴霧化沉積飄失理論及其相關應用實踐，包括按此理論生產的高效農藥噴施機具及其相應的施藥技術等，緊緊圍繞農藥施用環節中農藥霧滴霧化沉積中霧滴飄失的理論，以及根據此理論而相繼開發的一些列新農藥助劑產品。另外，還專門強調了當前熱門的“植保無人機”施藥技術，以及相關適合植保無人機“飛防”的助劑產品的選擇與應用等，具有較高的學術價值和創新價值。 本書適合廣大從事農藥創制、農藥應用、植物害蟲防治、農藥學的研究和設計人員、工程技術人員、運行管理人員特別是農藥植保器械研究與應用人員使用，相關專業院校師生閱讀。
名人/編輯推薦
1.本書主要來自作者領導的國家藥械與施藥技術研究工程中心研究團隊多年來研究成果的總結，主要首次系統闡述農藥施用過程中的霧滴霧化沉積飄失理論及其相關應用實踐，包括按此理論生產的高效農藥噴施機具及其相應的施藥技術等，具有較高的學術原創性和先進性。 2.本書具有較高的學術價值。緊緊圍繞農藥施用環節中農藥霧滴霧化沉積中霧滴飄失的理論，以及根據此理論而相繼開發的一些列新農藥助劑產品。另外，還專門強調了當前熱門的“植保無人機”施藥技術，以及相關適合植保無人機“飛防”的助劑產品的選擇與應用等。 3.本書適合廣大從事農藥創制、農藥應用、植物害蟲防治、農藥學的研究和設計人員、工程技術人員、運行管理人員特別是農藥植保器械研究與應用人員使用，相關專業院校師生閱讀。
序
農藥是防治農業上病、蟲、草、鼠害不可缺少的重要物資，為保障農業生產豐收做出了巨大的貢獻。農藥霧滴霧化沉積飄失理論研究與高效植保裝備創制一直是我國科技發展中面臨的重大科學技術問題，研究具有自主知識產權的新型霧化裝置與高效施藥裝備、提高農藥利用率及其環境友好性與科學安全新型施藥技術，一直是我國植保裝備生產者、農藥研究者與使用者努力奮斗的目標。為促進我國新型植保裝備與高效施藥技術的創制研究，推動我國農業機械與農藥工業的科技進步，系統總結我國多年來在新型植保裝備與高效施藥技術創制中所取得的新成果、新技術、新方法與新思路，本書在筆者科研團隊多年來在新植保裝備與新農藥創制中所取得的大量研究成果的基礎上（特別是筆者首創性提出的“自動對靶仿形噴霧技術”及其研究應用成果），分20章詳細介紹了農藥霧滴霧化、霧滴沉積、霧滴飄失與防飄技術應用等內容。
本書系統闡述了“農藥霧滴霧化沉積飄失理論與高效植保裝備創制”及其研究應用成果，重點介紹農藥霧滴霧化沉積飄失、農藥高效利用、高效植保裝備創制的途徑和方法。第一部分“農藥霧滴霧化”，包括農藥霧滴霧化可視化與新型霧化噴頭研制等8章內容。第二部分“農藥霧滴沉積”，包括農藥霧滴沉積模型、農藥霧滴沉積聚並行為、作物冠層與內外氣象因子對農藥霧滴沉積的影響、自動對靶仿形噴霧技術與裝備創制等6章內容。第三部分“農藥霧滴飄移與防飄技術”，包括霧滴飄移與防飄模型、防飄噴頭、導流防飄技術與裝備研發應用、植保無人機的農藥霧滴沉積飄失控制技術等共5章內容。希望本書能夠為推動國內外新植保裝備、新農藥的創制和發展貢獻綿薄之力，為我國自2015年開始至2025年實施的“農藥減量計劃”與“農藥負增長計劃”的實施提供新思路和理論指導。另外，本書不僅適用於新型植保裝備與高效施藥技術創制，還適用於新農藥、新材料、環境與毒理學等的創新研究，兼具學術價值與應用價值。
本書還從農藥使用全過程出發，以提高農藥利用率與高效、科學合理使用農藥為目標，如從農藥霧滴霧化過程開始，通過研究霧化參數與噴頭結構相互關係特性、制劑與助劑對霧化霧滴譜特性曲線的影響等來實現減少特粗霧滴與特細霧滴的產生；通過靶標冠層特徵、靶標葉面特性與霧滴大小、霧滴理化特性相結合來研究提高農藥霧滴在靶標上的沉積與濕潤；通過防飄噴霧技術的研究研發出兩相流霧化與靜電霧化噴頭與防飄裝備；通過對靶標特性的研究開發出自動對靶噴霧機與植保無人機等新型高效植保裝備，使噴霧效率與農藥利用率實現質的飛躍。
本書充分反映了當前我國新型植保裝備與高效施藥技術創制的前沿技術和研究水平，對國內外新型植保裝備與高效施藥技術研究具有一定的指導價值。既可作為藥械與施藥技術創制的參考書，也可作為農業機械學、農藥學、植物保護、應用化學、環境化學與毒理學、農學與園藝專業的教學參考書。在多個國家基金項目的支持下，“十五”至“十三五”期間，筆者研究團隊在本研究領域共發表核心期刊文章152篇，其中SCI與EI文章82篇，申請發明專利35項，獲得國家發明專利授權20項。因此，本書也是“十五”至“十三五”期間中國農業大學藥械與施藥技術研究中心主要研究工作的系統總結，系統分析了農藥霧化、沉積與飄失各個環節的關鍵問題，討論了高效植保裝備與施藥技術的若干問題，並在我國主要糧食與經濟作物各產區進行了試驗示範。
特別感謝宋寶安院士、陳學庚院士為本書作序。本書在編寫過程中還得到了眾多專家、同事、朋友的鼓勵與幫助，宋堅利、李煊、趙輝、謝晨、張文君、楊西娃、周繼中、王雙雙、王瀟楠、王昌陵、王士林等專家與學者提供了部分素材，在此一並表示衷心的感謝。
由於參考資料較少，同時限於筆者水平與編寫時間，疏漏與不當之處在所難免，敬請各位專家、同行批評指正，望廣大讀者閱後，提出寶貴意見。
何雄奎
2021年12月
目次
第1章 緒論 001
1.1 國內外植保機械的發展歷史 001
1.2 噴霧藥液霧化理論 004
1.2.1 液力式霧化 004
1.2.2 離心式霧化 004
1.3 霧滴沉積理論 005
1.3.1 潤濕模型 005
1.3.2 霧滴碰撞模型 006
1.3.3 霧滴鋪展動力學 007
1.3.4 霧滴聚並機理 007
1.4 農藥霧滴飄移及防飄方法 008
1.4.1 農藥霧滴飄移的影響因素 009
1.4.2 減少霧滴飄移的研究 010
參考文獻 012
第2章 農藥霧滴霧化沉積飄移特性 015
2.1 農藥霧滴霧化與噴霧方法 015
2.1.1 霧化的基本原理 015
2.1.2 霧滴霧化 015
2.1.3 噴霧方法 018
2.1.4 噴頭的霧化特性曲線 019
2.1.5 霧滴分布特性曲線 020
2.2 農藥霧滴沉積特性 023
2.2.1 霧滴的運行 023
2.2.2 霧滴在作物冠層中的穿透特性 025
2.2.3 農藥霧滴在噴霧靶標上的沉積 029
2.2.4 農藥的使用劑量與噴施部位對沉積的影響 033
2.3 農藥霧滴的飄移特性 034
參考文獻 037
第3章 農藥霧滴霧化過程 038
3.1 農藥霧滴霧化研究背景與現狀 038
3.1.1 農藥霧滴霧化影響評價參數 038
3.1.2 國內外霧化過程研究現狀 039
3.2 霧滴霧化力學模型 041
3.2.1 液膜破碎機理 041
3.2.2 霧滴分布規律 045
3.3 霧滴霧化參數 049
3.3.1 霧滴霧化的粒徑分布 050
3.3.2 霧滴的霧化過程 057
3.4 不同影響因子對藥液霧化特性的影響 064
3.4.1 農藥劑型對霧化過程的影響 064
3.4.2 噴霧助劑對霧化過程的影響 068
3.4.3 霧化壓力對霧化過程的影響 072
3.5 綜合研究結論 076
參考文獻 077
第4章 農藥霧滴霧化可視化 082
4.1 霧化過程分析方法 084
4.1.1 霧滴圖像分析技術—PDIA 084
4.1.2 數碼成像技術—DIA 086
4.1.3 高速攝影圖像分析技術—HSCIA 087
4.2 霧化過程可視化 090
4.2.1 PDIA霧滴粒徑可視化 090
4.2.2 DIA可視化 093
4.2.3 HSCIA可視化 093
4.2.4 研究結論 095
4.2.5 扇形霧噴頭霧化特性 096
4.3 綜合研究結論 102
參考文獻 102
第5章 雙扇面噴霧施藥霧化特徵 105
5.1 國內外研究現狀 105
5.1.1 技術發展狀況 105
5.1.2 噴頭的研究進展 106
5.1.3 霧滴霧化的研究 107
5.2 雙扇面組合噴頭霧化特徵 108
5.2.1 新型雙扇面組合噴頭 108
5.2.2 雙扇面組合噴頭霧滴霧化過程 108
5.2.3 霧滴霧化分布特性 111
5.2.4 研究結果 112
5.3 霧滴霧化粒徑 113
5.3.1 霧滴霧化粒徑研究平臺構建 113
5.3.2 研究結果 114
5.4 綜合研究結論 116
參考文獻 117
第6章 防飄噴頭霧化 119
6.1 防飄IDK噴頭與標準ST噴頭霧化特性曲線 120
6.1.1 霧化特性曲線研究平臺構建 120
6.1.2 霧化特性曲線研究方法 120
6.1.3 研究結果與分析 120
6.2 IDK噴頭與ST噴頭霧化特徵 124
6.2.1 霧化特徵研究平臺構建 124
6.2.2 霧化模型建立 125
6.2.3 研究結果 126
6.2.4 研究結論 132
6.3 綜合研究結論 134
參考文獻 134
第7章 氣液兩相流霧化 137
7.1 氣液兩相流噴頭的結構設計 137
7.2 氣助式感應荷電噴頭 138
7.2.1 氣助式感應荷電噴頭原理 138
7.2.2 氣助式感應荷電噴頭的建模與分析 140
7.3 氣液兩相流噴頭的霧化特徵 141
7.3.1 氣液兩相流噴頭的霧化特性曲線 141
7.3.2 氣液兩相流噴頭的霧錐角 142
7.3.3 氣液兩相流噴頭的氣液比 143
7.3.4 霧滴霧化粒徑 144
參考文獻 147
第8章 靜電霧化 148
8.1 靜電噴頭的研發與霧化效果 148
8.2 靜電噴霧霧化理論分析 155
8.2.1 靜電霧化方式 155
8.2.2 霧滴最大荷電量 155
8.2.3 霧滴荷電機理 156
8.2.4 荷電霧滴的輸運過程 163
8.3 靜電霧化噴頭靜電電場模擬 170
8.3.1 基於JMAG對感應式靜電噴頭靜電電場的模擬 170
8.3.2 其他的模擬條件 176
8.3.3 計算域 177
8.3.4 模擬結果 178
8.3.5 霧化模擬結果 180
8.4 感應式靜電霧化系統設計 182
8.4.1 霧化系統的組成 182
8.4.2 荷質比測量裝置 182
8.4.3 高壓電源的設計 185
8.4.4 感應式靜電噴頭的研制 186
8.4.5 感應靜電噴頭的荷電性能測試 187
8.5 靜電噴頭霧化性能研究 189
8.5.1 感應環 190
8.5.2 電導率對感應荷電噴霧的影響 190
8.5.3 流量對荷電效果的影響 193
8.5.4 氣壓對荷電效果的影響 194
8.5.5 噴頭與靶標距離對荷質比的影響 194
8.6 綜合研究結論 195
參考文獻 195
第9章 藥液理化特性對霧化的影響 200
9.1 理化參數對農藥霧化特性影響 200
9.1.1 藥液的動態表面張力 200
9.1.2 噴液表面張力對霧化的影響 203
9.2 綜合研究結論 209
參考文獻 210
第10章 農藥霧滴沉積 212
10.1 農藥霧滴沉積行為研究 212
10.1.1 霧滴在靶標表面的碰撞狀態 212
10.1.2 霧滴沉積行為影響因素 213
10.1.3 霧滴特性對藥液沉積分布影響 213
10.2 霧滴沉積模型 214
10.2.1 潤濕模型 214
10.2.2 力學模型 216
10.2.3 能量模型 222
10.2.4 數學模型 224
10.3 影響霧滴撞擊固體表面行為的因素 224
參考文獻 225
第11章 農藥霧滴沉積聚並行為 227
11.1 霧滴聚並行為可視化研究 229
11.1.1 霧滴聚並行為可視化研究平臺構建 229
11.1.2 聚並行為可視化研究方法 229
11.1.3 研究結果與分析 230
11.1.4 研究結論 232
11.2 不同因子對霧滴聚並流失的影響 232
11.2.1 靶標表面特性以及噴霧助劑對霧滴聚並流失行為的影響 232
11.2.2 施藥液量、靶標傾角對霧滴聚並行為的影響 238
11.2.3 噴頭種類對霧滴聚並行為的影響 240
11.2.4 研究結論 242
11.3 霧滴聚並行為對藥效的影響 242
11.3.1 霧滴聚並行為對沉積量的影響 242
11.3.2 霧滴聚並行為對農藥吸收的影響 245
11.3.3 研究結論 248
11.4 綜合研究結論 248
參考文獻 249
第12章 農藥理化特性對霧滴沉積的影響 251
12.1 霧滴在靶標上的沉積特性 251
12.1.1 沉積特性研究平臺構建 251
12.1.2 沉積測試方法 252
12.1.3 研究結果與分析 252
12.2 模擬噴霧條件下霧滴的沉積規律 256
12.2.1 霧滴沉積規律研究平臺構建 256
12.2.2 霧滴沉積規律研究方法 256
12.2.3 研究結果與分析 257
參考文獻 261
第13章 氣象因子對農藥霧滴沉積的影響 263
13.1 氣象因子對農藥霧滴沉積影響研究 263
13.1.1 影響農藥沉積的主要氣象因素 263
13.1.2 國內外關於環境條件對霧滴沉積影響的研究 264
13.2 溫度、濕度對霧滴沉積影響 265
13.2.1 溫濕度對霧滴沉積影響研究 265
13.2.2 研究結果與數據分析 266
13.2.3 研究結論 270
13.3 風速對霧滴沉積影響 270
13.3.1 風速對霧滴沉積影響研究 271
13.3.2 研究結果與分析 271
13.3.3 研究結論 273
13.4 棉花冠層溫度變化規律及其對霧滴沉積影響 274
13.4.1 冠層溫度對沉積影響研究 275
13.4.2 研究結果與數據分析 275
13.4.3 研究結論 278
13.5 綜合研究結論 278
參考文獻 278
第14章 作物冠層與葉片表面結構特徵對霧滴沉積的影響 280
14.1 典型作物冠層及葉片表面特性研究 280
14.1.1 作物冠層特性 280
14.1.2 冠層特性研究 282
14.1.3 葉片表面微結構形態及描述 283
14.2 農藥霧滴在典型作物葉片上的沉積 292
14.2.1 霧滴在水稻、小麥與棉花葉片上的沉積 292
14.2.2 玉米葉片上的農藥霧滴沉積 294
參考文獻 296
第15章 靜電噴霧沉積特性 298
15.1 靜電噴霧霧滴沉積特性 298
15.1.1 高壓電場 298
15.1.2 響應面方法 300
15.1.3 人工神經網絡模型 302
15.2 靜電噴霧系統及評價 304
15.2.1 靜電噴霧裝置 304
15.2.2 霧化性能評價 307
15.2.3 荷電性能評價 311
15.2.4 沉積效果評價 313
15.2.5 研究結論 313
15.3 基於響應面方法的荷電霧滴沉積回歸模型 315
15.3.1 響應面回歸模型研究 315
15.3.2 結果與分析 316
15.3.3 回歸模型的建立與驗證 320
15.3.4 研究結論 322
15.4 基於ANN模型的荷電霧滴沉積函數模型 322
15.4.1 基於BP算法的ANN模型設計 322
15.4.2 荷電霧滴靶標背部沉積函數ANN模型 326
15.4.3 ANN模型與回歸模型的比較 328
15.4.4 基於BP算法的荷電霧滴靶標背部沉積函數ANN模型簡評 329
15.4.5 研究結論 330
15.5 綜合研究結論 330
參考文獻 331
第16章 農藥霧滴飄移與防飄技術 334
16.1 霧滴飄移與防飄模型 334
16.1.1 霧滴在流場中的受力與分布 334
16.1.2 霧滴飄移潛在指數與能量模型建立 340
16.1.3 霧滴飄移能量模型驗證 342
16.2 大型噴桿噴霧機田間作業過程中農藥霧滴飄移 343
16.2.1 噴桿噴霧機霧滴飄移測試系統 344
16.2.2 霧滴飄移測試系統評估6種噴頭飄移潛力 346
16.2.3 霧滴飄移測試系統評估雙噴頭組合霧滴飄移潛力 349
16.2.4 噴桿噴霧機小麥田間霧滴沉積與飄移 351
16.2.5 研究結論 354
16.3 綜合研究結論 354
參考文獻 355
第17章 防飄噴頭防飄性能研究與應用 360
17.1 飄移及防飄技術研究進展 360
17.1.1 影響飄移的因素 360
17.1.2 防飄噴頭 360
17.2 防飄扇形霧噴頭霧化 361
17.2.1 射流扇形霧噴頭霧化過程分析 362
17.2.2 噴頭霧化研究平臺構建 362
17.2.3 噴頭霧化研究方法 362
17.2.4 研究結果與分析 362
17.3 防飄射流扇形霧噴頭霧滴沉積分布與飄移 364
17.3.1 霧滴粒徑的測定 364
17.3.2 霧滴沉積分布與飄失潛力 366
17.3.3 研究結論 369
17.4 防飄噴頭在小麥玉米田雜草防除上的實際應用 369
17.4.1 防飄噴頭小麥田間雜草防治應用 369
17.4.2 防飄噴頭玉米田間雜草防治應用 371
17.4.3 研究結論 378
17.5 綜合研究結論 379
參考文獻 380
第18章 導流防飄技術與應用 383
18.1 導流防飄及循環噴霧技術研究現狀 384
18.1.1 輔助氣流噴霧技術 384
18.1.2 罩蓋噴霧技術 385
18.1.3 循環噴霧技術 390
18.2 導流防飄機理研究 392
18.2.1 氣流對霧滴飄失的影響 392
18.2.2 冠層對霧滴沉積飄失的影響 397
18.2.3 導流噴霧的防飄機理 401
18.2.4 研究結論 411
18.3 導流噴霧機的研制 412
18.3.1 擋板導流式噴霧機的設計 412
18.3.2 導流噴霧系統的設計 412
18.3.3 結構參數的確定 414
18.3.4 導流式噴桿噴霧機結構設計 420
18.3.5 研究結論 421
18.4 導流式噴霧機的防飄性能研究 421
18.4.1 防飄性能的風洞試驗 421
18.4.2 防飄性能的田間試驗 425
18.4.3 噴施除草劑藥效對比試驗 430
18.4.4 研究結論 430
18.5 循環噴霧機系統設計 431
18.5.1 “Π”型循環噴霧機設計要求 431
18.5.2 “Π”型循環噴霧機結構與工作原理 432
18.5.3 噴霧系統 433
18.5.4 防飄罩蓋 441
18.5.5 噴頭上仰角度對回收率和藥液沉積的影響 443
18.5.6 研究結論 445
18.6 循環噴霧機防飄性能研究 445
18.6.1 循環噴霧機防飄性能研究場地構建 446
18.6.2 飄失量測定 447
18.6.3 循環噴霧機與果園風送噴霧機藥液飄失情況比較 448
18.6.4 研究結果與分析 450
18.7 綜合研究結論 450
參考文獻 451
第19章 植保無人機防飄防蒸發劑型的研發應用 453
19.1 3%吡蟲啉·三唑酮超低容量劑的研制 454
19.1.1 溶劑與助溶劑的篩選 454
19.1.2 配方組分確定 456
19.1.3 理化性質的測定 459
19.1.4 研究結論 462
19.2 植保無人機靜電噴霧系統的研制 462
19.2.1 航空靜電噴霧系統設計 463
19.2.2 航空靜電噴霧系統的吸附性 465
19.2.3 航空噴施靜電油劑的制備 471
19.2.4 航空噴施靜電油劑的霧化與荷電效果 473
19.2.5 研究結論 476
19.3 飛防助劑對噴霧液性質的影響 476
19.3.1 供試飛防助劑 477
19.3.2 飛防助劑對蒸發速率的影響 478
19.3.3 飛防助劑對霧化效果的影響 479
19.3.4 飛防助劑對霧滴飄移的影響 480
19.3.5 研究結論 486
19.4 低空低量航空噴霧沉積和防治效果研究 487
19.4.1 低空低量航空噴霧沉積和防治效果研究方法 487
19.4.2 研究結果與分析 490
19.4.3 研究結論 495
19.5 綜合研究結論 495
參考文獻 497
第20章 植保無人機防飄技術與應用 501
20.1 國內外無人機研究現狀 502
20.2 無人機流場模擬 502
20.2.1 無人機流場模擬 502
20.2.2 模擬計劃 503
20.2.3 四旋翼植保無人機的模擬預試驗 503
20.3 六旋翼植保無人機的空氣流場模擬 506
20.3.1 模型建立 506
20.3.2 邊界條件設置 508
20.3.3 模擬結果及分析 508
20.4 六旋翼植保無人機噴霧的數值模擬 510
20.4.1 模型建立 510
20.4.2 邊界條件設置 511
20.4.3 模擬結果及分析 512
20.5 六旋翼植保無人機噴霧作業的數值模擬 517
20.5.1 模型建立 517
20.5.2 邊界條件設置 519
20.5.3 模擬結果及分析 519
20.6 八旋翼植保機農藥霧化系統田間試驗 527
20.6.1 田間試驗內容 527
20.6.2 水稻田間試驗條件 527
20.6.3 水稻冠層霧滴沉積分布、穿透性 528
20.6.4 水稻田霧滴沉積飄失 529
20.6.5 小麥蚜蟲防治藥效試驗 531
20.6.6 研究結果與分析 531
20.7 研究結論 536
20.7.1 六旋翼植保無人機流場情況 536
20.7.2 六旋翼植保無人機噴霧情況 536
參考文獻 538
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