1.基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:建立几何模型,并划分网格,根据多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移的影响参数,使用ANSYS Fluent软件有限体积法求解,并后处理得到雾滴飘移结果;
S2:现场试验验证步骤S1中数值计算的可靠性,建立试验飘移雾滴沉积量与数值计算飘移雾滴沉积量的回归关系,根据拟合优度R2需要修改模型,重复步骤S1;
S3:化简平流-扩散模型为适合预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移的模型;
S4:最小二乘非线性拟合平流-扩散模型中有效参数与多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移影响参数之间的函数关系;
S5:相同的影响雾滴飘移参数在ANSYS Fluent软件和COMSOL Multiphysics软件中计算,验证平流-扩散模型中有效参数的函数关系,根据需要修改有效参数函数方程,重复步骤S4;
S6:将相同的多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移的影响参数数据分别在ANSYS Fluent软件和建立平流-扩散模型的COMSOL Multiphysics软件中进行数值计算,对比雾滴飘移的结果,确定该平流-扩散模型预测雾滴飘移情况的应用范围;
S7:现场试验对比在建立平流-扩散模型的COMSOL Multiphysics软件中预测喷雾雾滴飘移结果,建立试验飘移雾滴沉积与数值计算飘移雾滴沉积的回归关系,验证该模型预测雾滴飘移的可靠性,根据拟合优度R2需要修改模型,重复步骤S4,S5和S6。
2.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S1中,在SolidWorks软件中建立多旋翼喷雾植保无人机几何模型,该模型分为旋翼旋转区域和喷雾区域,并使用ICEM软件划分网格,在ANSYS Fluent软件中求解多旋翼喷雾植保无人机雾滴漂移的影响因素对喷雾雾滴飘移情况进行稳态计算,并使用CFD-Post软件处理计算结果,得到雾滴飘移沉积量的结果;所述的多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移的影响参数包括多旋翼喷雾植保无人机的飞行高度,飞行速度,侧风风速,喷雾压力,雾滴粒径参数de和γ,载药量;在步骤S1中,所述多旋翼喷雾植保无人机的飞行高度在SolidWorks中通过改变无人机旋翼距离地面的建模高度,表示无人机飞行高度对喷雾雾滴飘移的影响。
3.根据权利要求2所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S1中,使用SolidWorks建立几何模型,包括旋翼旋转区域和喷雾静止区域,导出模型为.x_t文件,进一步的,将.x_t文件导入到ICEM-CFD创建网格,旋转区域和喷雾静止区域均采用非结构化网格,并导出为.msh文件,进一步的,将.msh文件导入到ANSYS Fluent中。
4.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S1、步骤S5和步骤S6中,所述的ANSYS Fluent软件计算的为飘移雾滴质量流量,在步骤S2和步骤S7中,所述的现场试验计算的为雾滴飘移沉积量,所述现场试验喷嘴的位置放置在旋翼正下方;在步骤S5、步骤S6和步骤S7,所述的平流-扩散模型在COMSOL Multiphysics软件中计算的为雾滴飘移质量流量。
5.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S2和S7中,现场试验与ANSYS Fluent软件中计算的雾滴飘移回归关系以及现场试验与平流-扩散模型在COMSOL Multiphysics软件中计算的雾滴飘移回归关系采取逻辑回归方法 进行分析。
6.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S6和S7中,化简的平流-扩散模型表达式以及所提到的有效参数表达式通过向COMSOL Multiphysics软件添加自定义方程和表达式耦合到求解方程系统中,并使用有限元的方法进行求解,得到雾滴浓度变化情况。
7.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S5中,化简的平流-扩散模型忽略旋翼下洗流场对雾滴飘移的影响,只考虑侧风风场对喷出雾滴飘移的影响。
8.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S3中,化简的平流-扩散在COMSOL Multiphysics软件中创建的模型,二维平面计算域是高度为3.5m,长度为20m的矩形。
9.根据权利要求1所述的基于平流-扩散模型预测多旋翼喷雾植保无人机雾滴飘移方法,其特征在于:在步骤S4中,所述的有效参数在CFD-POST软件中的获取方式为沿侧风方向距离无人机1个旋翼距离的平面来获取有效参数的数据;在步骤S4中,所述的化简的平流-扩散模型中的有效参数包括Q(kg/m2s)质量流量,h(m)为雾滴进入模型计算域的有效高度,σ涡流扩散系数和vd(m/s)竖直方向上雾滴下落速度。