果园多风道喷雾机送风系统设计优化与试验

2022 年9 月 第4 卷 第3 期 智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Sept.2022 Vol.4,No.3
doi ：10.12133/j.smartag.SA202201015
果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试 验

郭 江 鹏 ， 王 鹏 飞 ， 李 昕 昊 ， 杨 欣 ， 李 建 平 ， 边 永 亮 ， 薛 春 林
（ 河 北 农 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 河 北 保 定 0 7 1 0 0 0 ）
摘 要 ： 针 对 果 园 多 风 道 喷 雾 机 内 部 气 流 分 布 不 均 导 致 由 出 风 口 吹 出 的 气 流 紊 乱 、 影 响 使 雾 滴 在 果 树 冠 层
上 均 匀 沉 积 的 问 题 ， 对 多 风 道 喷 雾 机 内 部 导 流 板 长 度 参 数 进 行 了 优 化 。 应 用 计 算 流 体 动 力 学 （ C o m p u t a t i o n a l
F l u i d D y n a m i c s ， C F D ） 技 术 ， 基 于 S t a r - C C M + 软 件 对 喷 雾 机 送 风 系 统 内 部 气 流 进 行 了 模 拟 分 析 ， 得 到 出 风 口
1 ~ 6 的 风 速 在 不 同 导 流 板 长 度 的 标 准 差 分 别 为 0 . 7 4 6 8 、 0 . 6 7 7 6 、 1 . 4 4 4 1 、 5 . 1 3 0 5 、 4 . 5 7 6 8 和 0 . 8 2 0 9 。 对 风 速 标
准 差 较 大 的 出 风 口 3 、 出 风 口 4 、 出 风 口 5 进 行 响 应 面 分 析 ， 最 终 确 定 导 流 板 1 长 度 2 0 0 . 0 0 m m 、 导 流 板 2 长
度 6 0 . 0 0 m m 、 导 流 板 3 长 度 5 0 . 0 0 m m 为 最 优 参 数 组 合 。 在 最 优 组 合 参 数 下 ， 计 算 得 到 对 称 出 风 口 3 和 出 风 口
6 的 风 速 值 分 别 为 3 9 . 1 3 5 和 4 1 . 3 2 0 m / s ， 相 对 偏 差 为 5 . 5 8 % ； 出 风 口 4 和 出 风 口 5 的 风 速 值 分 别 为 3 3 . 0 2 2 和
3 4 . 3 2 8 m / s ， 相 对 偏 差 为 3 . 9 5 % ， 符 合 设 计 要 求 。 室 内 风 速 试 验 结 果 表 明 ， 在 距 离 喷 雾 机 出 风 口 1 . 2 5 m 处 ，
风 场 风 速 由 上 层 到 下 层 逐 渐 增 大 ， 实 现 风 场 按 果 树 冠 层 形 状 分 布 ， 喷 雾 机 左 右 两 侧 风 场 对 称 分 布 ， 气 流 分
布 均 匀 。 果 园 多 风 道 喷 雾 机 设 计 满 足 要 求 ， 可 为 同 类 设 计 提 供 参 考 。
关 键 词 ： 计 算 流 体 力 学 ； 多 风 道 喷 雾 机 ； 送 风 系 统 ； 流 场 仿 真 ； 响 应 面 法 ； 均 匀 沉 积
中 图 分 类 号 ： S 4 9 1 文 献 标 志 码 ： A 文 章 编 号 ： S A 2 0 2 2 0 1 0 1 5
引 用 格 式 ： 郭 江 鹏, 王 鹏 飞, 李 昕 昊, 杨 欣, 李 建 平, 边 永 亮, 薛 春 林. 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试
验[J]. 智 慧 农 业( 中 英 文),2022,4(3):75-85.
GUO Jiangpeng,WANG Pengfei,LIXinhao,YANG Xin,LIJianping,BIANYongliang,XUE Chunlin.Designopti ‐
mization and test of air supply system for multi-duct sprayer[J]. Smart Agriculture, 2022, 4(3): 75-85. (in Chinese
withEnglishabstract)
将 模 拟 与 试 验 相 结 合 进 行 探 索 是 应 对 这 些 影 响 因
1 引 言
素 的 有 效 方 法 。 在 研 究 过 程 中 ， 计 算 流 体 力 学
果 园 喷 雾 作 业 过 程 复 杂 ， 喷 雾 效 果 受 很 多 因
（ComputationalFluidDynamics ，CFD ） 技 术 得 到
素 的 影 响 ， 如 农 药 剂 量 和 喷 雾 量 、 药 液 分 布 、 风
了 充 分 的 应 用 ， 用 以 帮 助 解 决 复 杂 的 过 程 。
量 、 气 流 模 式 、 喷 雾 机 速 度 、 气 象 条 件 以 及 农 作
［1-4 ］ 研 究 人 员 已 经 将CFD 技 术 广 泛 应 用 在 风 送
物 特 性 等 ， 需 最 大 程 度 地 提 高 生 物 学 功 效 、
［10 ］
［5,6 ］
喷 雾 机 的 设 计 研 究 上 。Wang 等 通 过 对 轴 流 风
最 小 化 残 留 物 ， 并 与 环 境 污 染 保 持 平 衡 。 果
机 模 拟 数 值 分 析 得 出 当 进 口 速 度 在25 ～55 m/s ，
园 喷 雾 涉 及 大 量 的 喷 雾 器 参 数 设 置 和 环 境 参 数 ，
［7-9 ］
仅 使 用 试 验 方 法 很 难 进 行 分 析 且 成 本 昂 贵 ， 扩 散 角 在4.5° 或5.5° 时 ， 压 力 损 失 最 小 ， 而 随 着
收 稿 日 期 ：2021-10-25
基 金 项 目 ： 财 政 部 和 农 业 农 村 部 国 家 现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 项 目 （CARS-27 ） ； 河 北 省 现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 水 果 创 新 团 队
（HBCT2018100205 ）
作 者 简 介 ： 郭 江 鹏 （1999 － ） ， 男 ， 硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 为 果 园 机 械 装 备 。E-mail ：[e-mail]

通 信 作 者 ： 王 鹏 飞 （1986 － ） ， 男 ， 讲 师 ， 硕 士 ， 研 究 方 向 为 果 园 智 能 装 备 。E-mail ：[e-mail]智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Vol.4,No.3
7 6
入 口 速 度 的 增 加 ， 压 力 损 失 也 逐 渐 增 加 。 邱 威 的 分 布 ， 而 多 风 道 风 送 式 喷 雾 机 的 内 部 导 流 结 构
［11 ］
等 设 计 了 一 款 自 走 式 果 园 定 向 风 送 喷 雾 机 ， 布 置 不 合 理 会 直 接 导 致 出 风 口 风 速 分 布 不 均 匀 的
通 过 理 论 设 计 和 虚 拟 样 机 技 术 完 成 整 机 结 构 设 计 现 象 。 为 对 果 园 多 风 道 喷 雾 机 内 部 风 道 进 行 优 化
和 各 关 键 部 件 参 数 的 确 定 ， 并 通 过 田 间 试 验 验 设 计 ， 得 到 内 部 导 流 板 最 佳 参 数 组 合 ， 本 研 究 应
［12 ］
用CFD 技 术 ， 基 于Star-CCM+ 软 件 对 果 园 多 风 道
证 性 能 。 周 良 富 等 设 计 了 组 合 圆 盘 式 果 园 风
喷 雾 机 送 风 系 统 内 部 气 流 进 行 模 拟 分 析 ， 采 用 数
送 喷 雾 机 ， 并 设 计 田 间 试 验 得 到 了 最 佳 作 业 参
［13 ］
值 模 拟 分 析 的 方 法 研 究 送 风 系 统 内 部 气 流 场 分 布
数 。 陈 帮 利 用CFD 技 术 ， 针 对 离 心 风 机 出 风
规 律 ， 对 各 个 参 数 下 的 简 化 模 型 进 行 数 值 模 拟 分
腔 进 行 风 场 分 析 ， 结 果 显 示 在 风 机 腔 中 加 装 带 圆
析 ， 后 期 观 察 送 风 系 统 内 部 流 场 和 出 风 口 风 速 ，
角 的 导 流 块 ， 可 以 使 风 机 风 量 提 高 0.27% ～
［14 ］
最 终 确 定 风 道 内 部 导 流 板 长 度 ， 实 现 喷 雾 机 两 侧
3.69% 。 丁 天 航 等 针 对 单 风 机 流 道 果 园 喷 雾 机
风 道 出 风 对 称 分 布 。
气 流 场 分 布 不 均 的 问 题 ， 采 用CFD 数 值 模 拟 ，
［15 ］
对 比 分 析 了 单 双 风 道 的 气 流 场 。Endalew 等 建
2 喷 雾 机 关 键 部 件 设 计
立 了 一 种 基 于CFD 的 果 园 风 送 模 型 ， 该 模 型 能
够 直 接 捕 获 果 树 冠 层 形 状 及 其 对 自 然 风 和 喷 雾 气
2 . 1 风 道 设 计
流 的 局 部 影 响 ， 从 而 得 出 更 为 真 实 的 结 果 。
［16 ］ 多 风 道 出 口 装 置 是 连 接 涡 轮 式 离 心 风 机 的 关
Nuyttens 等 通 过CFD 技 术 建 立 喷 雾 机 三 维 雾
键 零 部 件 ， 将 离 心 风 机 产 生 的 气 流 分 配 到 各 风 道
滴 飘 失 模 型 ， 结 合 果 树 冠 层 及 环 境 因 素 对 喷 雾 机
［17 ］ 出 口 。 传 统 的 风 送 式 果 园 喷 雾 机 多 由 轴 流 风 机 或
风 场 进 行 模 拟 分 析 。Badules 等 建 立 了 一 种
离 心 风 机 产 生 喷 雾 所 需 气 流 ， 通 过 导 风 装 置 （ 如
CFD 模 型 ， 用 于 研 究 喷 雾 器 作 业 速 度 对 横 流 式 风
导 流 板 ） 改 变 气 流 场 的 分 布 。 此 类 导 风 装 置 的 出
［18 ］
送 喷 雾 机 外 部 三 维 气 流 的 影 响 。Hong 等 开 发
口 面 积 较 大 ， 从 而 导 致 气 流 场 的 分 布 主 要 呈 半 圆
了 一 个 集 成 的CFD 模 型 用 于 预 测 由 风 送 喷 雾 机
形 扩 散 ， 部 分 由 风 机 产 生 的 气 流 不 能 有 效 到 达 靶
吹 出 的 气 流 在 树 木 冠 层 内 部 和 周 围 的 速 度 分 布 ，
标 区 域 ， 造 成 气 流 损 失 ， 进 而 导 致 出 风 口 处 的 气
该 模 型 通 过 滑 动 网 格 技 术 模 拟 喷 雾 器 的 运 动 ， 并
流 风 速 降 低 。 本 研 究 设 计 了 多 风 道 出 口 装 置 ， 由
且 在 计 算 域 中 将 树 木 冠 层 定 义 为 虚 拟 多 孔 介 质 ，
多 个 相 同 截 面 的 内 部 风 道 组 成 ， 保 证 气 流 能 够 精
利 用 该 模 型 分 析 有 树 枝 的 树 木 冠 层 内 部 气 流 速 度
准 有 效 地 流 向 靶 标 所 在 的 方 向 。 根 据 前 期 对 果 树
［19 ］
分 布 。Zheng 等 利 用CFD 技 术 对 喷 雾 机 外 部
冠 层 的 测 量 数 据 ， 对 风 道 分 布 进 行 计 算 。 将 果 树
风 场 进 行 模 拟 分 析 ， 在 实 验 室 条 件 下 进 行 验 证 并
冠 层 近 似 看 作 圆 锥 形 状 ， 对 冠 层 进 行 分 层 处 理 ，
［20 ］
测 试 。Holownicki 等 开 发 了 一 个 集 成 的CFD
上 中 下 层 冠 层 半 径 分 别 为0.40 、0.80 和1.10 m ，
模 型 用 来 预 测 风 送 式 喷 雾 器 吹 出 的 树 冠 内 和 周 围
依 据 公 式 （1 ） 对 上 中 下 冠 层 体 积 进 行 计 算 。
气 流 的 速 度 分 布 ， 采 用 滑 移 网 格 技 术 模 拟 喷 头 运
1
2 2
V = πh(R + r + R ?r) （1 ）
动 ， 将 树 冠 模 型 定 义 为 虚 拟 多 孔 介 质 ， 通 过 将
3
3
CFD 模 拟 结 果 与 之 前 的 测 量 结 果 进 行 比 较 ， 验 证
其 中 ，V 表 示 冠 层 体 积 ，m ；h 表 示 上 中
［21 ］
CFD 模 型 。 翟 长 远 等 应 用CFD 流 体 仿 真 技
下 层 之 间 的 高 度 差 ，m ， 取h =1.00 m （ 树 高 在
术 ， 对 塔 式 喷 雾 机 出 风 口 风 场 进 行 建 模 与 试 验 ，
3.50m 左 右 ， 距 地 面0.50m 处 为 果 树 侧 枝 生 长 初
研 究 了 湍 流 模 型 和 计 算 域 尺 寸 对 风 场 分 布 结 果 的
始 点 ， 因 此 剩 余3.00m 上 、 中 、 下 层 之 间 的 平 均
影 响 特 性 。
高 度h 取1.0 m ） ；R 表 示 下 底 半 径 ，m ；r 表 示 上
以 上 研 究 针 对 不 同 类 型 喷 雾 机 进 行 的CFD
底 半 径 ，m 。
风 场 研 究 发 现 ， 模 型 构 建 的 不 同 直 接 影 响 着 风 场 经 计 算 得 到 果 树 下 、 中 、 上 层 的 冠 层 体 积 分Vol.4,No.3 郭 江 鹏 等 ： 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试 验
7 7
3
别 为2.8 、1.1 和0.3 m ， 在 设 计 出 风 口 时 ， 下 层 冠 层 上 的 全 覆 盖 。 该 设 计 包 括 进 风 口 、 鸭 嘴 型 出
两 个 出 风 口 需 占 到 整 个 圆 弧 面 的1/2 ， 中 层 和 上 风 口 、 喷 管 、 喷 头 、 固 定 片 等 组 成 ， 结 构 框 图 如
层 出 风 口 由 圆 弧 面 向 上 延 伸 ， 进 行4 等 均 分 ， 由
图3 所 示 。
内 部 三 个 导 流 板 控 制 风 量 ， 根 据 第3 节 送 风 系 统
内 部 气 流 场 模 拟 分 析 确 定 由 左 到 右 的 三 块 导 流 板
的 长 度 分 别 为200.00 、60.00 和50.00mm ， 如 图1
所 示 。 设 计 内 部 风 道 时 ， 为 避 免 气 流 在 较 大 转 弯
处 产 生 湍 流 现 象 ， 设 置 通 用 导 流 片 ， 保 证 气 流 能
够 平 稳 通 过 ， 进 而 使 气 流 速 度 损 失 最 小 。
查 阅 相 关 资 料 ， 结 合 实 地 调 研 河 北 省 保 定 市
注 ：1. 鸭 嘴 形 喷 雾 装 置 ；2. 延 伸 筒 ；3. 六 出 口 风 道 ；4. 风 机
曲 阳 县 河 北 绿 阳 现 代 农 业 园 区 （38°N ，114° E ） 图2 多 风 道 喷 雾 机 喷 雾 示 意 图
内 的 苹 果 园 ， 苹 果 树 行 距 为3.50m 。 喷 雾 机 工 作
Fig.2 Schematicdiagramofmulti-air-sprayerspray
［22 ］
最 佳 喷 雾 距 离 为1.25 m ， 再 通 过 农 机 农 艺 相
结 合 ， 设 计 得 到 多 风 道 喷 雾 机 风 道 部 分 总 体 尺 寸
宽 1.00 m ， 高 2.00 m ， 利 用 AIP （Autodesk In ‐
ventor Professional ） 三 维 软 件 进 行 建 模 ， 得 到 风
道 主 体 部 分 结 构 示 意 图 ， 如 图1 所 示 。
注 ：1. 喷 管 ；2. 喷 头 ；3. 鸭 嘴 型 出 风 口 ；4. 固 定 片 ；5. 进 风 口
图3 鸭 嘴 型 组 合 喷 头 出 风 口
Fig.3 Outletofduckbilltypecombinednozzle
在 本 设 计 中 ， 由 矩 形 截 面 的 内 部 风 道 转 为 圆
形 截 面 的 送 风 通 道 ， 再 由 圆 形 截 面 到 鸭 嘴 型 出 风
注 ：1. 出 口1 ；2. 出 口2 ；3. 出 口3 ；4. 出 口4 ；5. 出 口5 ；6. 出 口6 ；
口 的 过 程 中 ， 可 以 有 效 增 大 风 压 并 扩 大 出 风 口 的
7. 导 流 板1 ；8. 导 流 板2 ；9. 导 流 板3
喷 雾 幅 宽 ， 使 得 喷 头 雾 滴 与 鸭 嘴 型 出 风 口 的 气 流
图1 多 风 道 喷 雾 机 六 风 道 主 体 结 构 示 意 图
［23 ］
能 够 充 分 接 触 且 气 流 分 布 均 匀 ， 二 次 雾 化 效
Fig.1 Schematicdiagramofmainstructureofsixairducts
果 明 显 ， 气 流 携 带 雾 滴 均 匀 喷 洒 到 靶 标 区 域 ， 同
multi-air-sprayer
时 翻 转 叶 片 ， 使 果 树 叶 片 正 、 反 面 均 匀 着 药 。
2 . 2 出 风 口 设 计
3 内 部 气 流 场 模 拟 分 析
果 园 多 风 道 喷 雾 机 利 用 风 机 产 生 的 高 速 气 流
对 雾 滴 进 行 二 次 雾 化 ， 使 得 雾 滴 能 够 与 靶 标 充 分
3 . 1 影 响 因 素 分 析
接 触 ， 故 风 机 产 生 的 气 流 应 与 雾 滴 充 分 接 触 。 由
果 园 多 风 道 风 送 式 喷 雾 机 中 上 层 出 风 口 内 部
于 圆 形 风 道 出 风 为 直 线 ， 无 法 产 生 射 流 扩 散 ， 根
风 道 由 三 块 不 同 长 度 的 导 流 板 分 割 开 ， 三 块 导 流
据 图2 所 示 的 喷 雾 示 意 图 ， 设 计 了 一 种 鸭 嘴 型 组
板 能 够 调 节 离 心 风 机 产 生 的 高 速 气 流 ， 实 现 对 喷
合 喷 头 出 风 口 ， 出 风 口 长 度 为360 mm ， 宽 度 为
45mm ， 扇 面 扩 散 角 为55.0° ， 以 实 现 气 流 在 果 树 雾 机 内 部 送 风 系 统 气 流 场 的 分 配 ， 如 图1 所 示 。智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Vol.4,No.3
7 8
离 心 风 机 产 生 的 高 速 气 流 在 喷 雾 机 风 道 的 导 流 作
3 . 2 模 型 建 立 与 仿 真 试 验
用 下 被 定 向 输 送 至 喷 雾 机 各 出 风 口 ， 导 流 板 的 导
利 用AIP 软 件 对 喷 雾 机 模 型 进 行 初 始 建 模 ，
向 过 程 在 很 大 程 度 上 影 响 着 喷 雾 机 的 作 业 效 果 。
并 按 试 验 要 求 更 改 喷 雾 机 导 流 板 长 度 ， 将 建 好 的
不 同 的 导 流 板 长 度 会 影 响 着 喷 雾 机 内 部 气 流 的 分
13 组 流 体 域 模 型 依 次 导 入Star-CCM+ 软 件 中 。 在
布 ， 产 生 不 同 的 喷 雾 效 果 ， 同 时 影 响 着 喷 雾 机 的
Star-CCM+ 软 件 中 对 模 型 进 行 表 面 修 复 、 布 尔 运
作 业 效 率 。
算 、 边 界 条 件 设 定 、 物 理 模 型 定 义 、 网 格 划 分 以
经 分 析 ， 影 响 喷 雾 机 内 部 气 流 的 主 要 因 素 为
及 后 处 理 分 析 ， 并 监 测6 个 出 风 口 风 速 。 多 风 道
三 块 导 流 板 的 长 度 ， 其 中 ， 导 流 板1 的 长 度 直 接
喷 雾 机 流 体 域 模 型 （ 图4 ） 采 用 多 面 体 网 格 ， 并
影 响 着 出 口3 、 出 口4 以 及 出 口5 的 风 速 及 风 量 ，
对 交 界 面 和 风 机 壁 面 进 行 局 部 加 密 处 理 。 在 模 型
导 流 板2 和 导 流 板3 则 对 出 口3 、 出 口4 及 出 口5
设 置 完 成 后 ， 在 各 个 出 风 口 处 分 别 设 置 监 测 点
处 的 气 流 进 行 导 向 ， 如 图1 所 示 。 为 确 定 最 佳 组
（ 图4 ） ， 并 根 据 各 监 测 点 建 立 速 度 监 测 报 告 ， 得
合 ， 设 置3 因 素3 水 平 试 验 水 平 表 ， 导 流 板 长 度
出 各 出 风 口 处 的 平 均 气 流 风 速 计 算 结 果 ， 同 时 选
需 满 足 系 统 对 风 量 的 要 求 ， 试 验 因 素 下 限 由 风 量
3
取 中 间 截 面 用 以 观 察 后 处 理 中 速 度 矢 量 分 布 图 。
要 求 确 定 ， 该 系 统 风 量 大 小 应 满 足3.61 m/s 。 按
照 不 同 导 流 板 规 律 依 次 递 减 ， 设 计 三 块 导 流 板
长 度 初 始 长 度 分 别 为 ： 导 流 板 1 的 长 度 L 为
1
225.00 mm ， 导 流 板2 的 长 度L 为85.00 mm ， 导
2
流 板3 的 长 度L 为65.00 mm ， 如 表1 所 示 。 使 用
3
Design-expert 软 件 设 计 回 归 试 验 ， 试 验 方 案 表 如
表2 所 示 。
表 1 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 模 拟 试 验 的 因 素 水 平 表
Table1 Factortableofsimulationtestforairsupplysystem
ofmulti-air-ductsprayer
注 ：Point1 为 监 测 点1 ， 以 此 类 推
试 验 因 素
图4 多 风 道 喷 雾 机 流 体 域 模 型 各 监 测 点 分 布 图
水 平
L /mm L /mm L /mm
1 2 3
Fig.4 Distributionchartsofmonitoringpointsformulti-air-
1 225.00 85.00 65.00
ductsprayerfluiddomainmodel
0 200.00 60.00 50.00
-1 175.00 35.00 35.00
4 仿 真 结 果 与 分 析
表 2 试 验 方 案 设 计 表
Table2 Testschemedesign
4 . 1 基 于 S t a r - C C M + 的 内 部 流 场 仿 真 分 析
试 验 序 号 L /mm L /mm L /mm
1 2 3
模 拟 仿 真 结 束 后 ， 将Star-CCM+ 软 件 中 得 到
1 175.00 35.00 35.00
的 各 监 测 点 的 速 度 检 测 报 告 以 及 各 模 型 截 面 的 速
2 200.00 60.00 35.00
3 225.00 35.00 50.00
度 矢 量 图 导 出 ， 如 图5 。 将 仿 真 计 算 的 结 果 进 行
4 175.00 60.00 35.00
汇 总 并 分 析 ， 图5 中 能 明 显 看 出 风 道 内 部 气 流 变
5 200.00 60.00 50.00
化 情 况 。
6 225.00 60.00 35.00
整 理 汇 总 分 析 各 监 测 点 的 速 度 监 测 报 告 ， 结
7 175.00 60.00 65.00
8 200.00 85.00 35.00 果 如 图6 。6 组 监 测 点 按 照1 ~6 顺 序 ， 在 不 同 导
9 225.00 60.00 65.00
流 板 长 度 的 速 度 标 准 差 分 别 为0.7468 、0.6776 、Vol.4,No.3 郭 江 鹏 等 ： 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试 验
7 9
（b ）200+35+35 （c ）225+35+50
（a ）175+35+50
（d ）175+60+35 （e ）200+60+50 （j ）225+60+35
（h ）175+60+65 （i ）200+85+35 （j ）225+60+65
注 ： 以 导 流 板1+ 导 流 板2+ 导 流 板3 作 为 参 数 组 合 编 码 规 则 ， 例 如200+65+35 表 示 导 流 板1 长 度 为200.00mm ， 导 流 板2 长 度 为65.00mm ，
导 流 板3 长 度 为35.00mm
图5 多 风 道 喷 雾 机 模 型 截 面 速 度 矢 量 分 布 图
Fig.5 Velocityvectordistributionofmodelsectionmulti-air-ductsprayer
1.4441 、5.1305 、4.5768 和0.8209 。 其 中Point1 、
Point2 、Point6 这 三 个 监 测 点 的 风 速 值 标 准 差 均
小 于1 ， 表 明 导 流 板 长 度 的 变 化 对 出 风 口1 、 出
风 口2 、 出 风 口6 的 速 度 变 化 影 响 较 小 可 忽 略 不
计 ， 而Point3 、Point4 、Point5 这 三 个 监 测 点 的 风
速 值 标 准 差 较 大 ， 表 明 随 着 导 流 板 长 度 的 变 化 ，
出 风 口3 、 出 风 口4 、 出 风 口5 处 的 风 速 受 影 响 程
度 大 。
4 . 2 结 果 分 析 与 验 证
图6 喷 雾 机 内 部 风 道 流 体 域 模 型 风 速 计 算 结 果
为 得 到 导 流 板 长 度 最 优 参 数 组 合 ， 采 用 响 应
Fig.6 Fluidvelocitycalculationresultsininternalductof
面 法 （Response Surface Methodology ，RSM ） 对 thesprayer
Point3 、Point4 、Point5 这 三 个 点 的 平 均 模 拟 风 速
流 板2 的 长 度 记 为B 、 导 流 板3 的 长 度 记 为C ， 进
值 进 行 进 一 步 研 究 ， 将 三 个 点 的 风 速 响 应 值 记 为
行 回 归 分 析 ， 得 出 回 归 方 程 。
Y 、Y 、Y ， 影 响 因 素 导 流 板1 的 长 度 记 为A 、 导
3 4 5智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Vol.4,No.3
8 0
4 . 2 . 1 出 风 口 3 预 测 响 应 值 。 该 模 型 的 一 次 项A 、B 、C 极 显 著 ；
对 出 风 口3 处 的 平 均 模 拟 风 速 值 进 行 分 析 ，
3 个 因 素 之 间 两 两 交 互AC 极 显 著 ，AB 、BC 显
2 2 2
得 到 回 归 方 程 如 公 式 （2 ） 。
著 ； 二 次 项A 、B 、C 极 显 著 。 出 风 口3 处 的 平
Y =39.13 -1.07 ×A -0.13 ×B -0.17 ×C+
3
均 风 速 值Y 作 为 评 价 标 准 ， 在 数 值 分 析 中 作 为 优
3
0.13 ×AB+0.19 ×AC+0.16 ×BC -
化 目 标 ， 期 望Y 最 大 化 ， 约 束 是 导 流 板1 、 导 流
3
2 2 2
1.84 ×A -1.34 ×B -0.58 ×C （2 ）
板 2 、 导 流 板 3 的 长 度 ， 数 学 模 型 表 示 如
回 归 方 程 的 显 著 性 及 方 差 分 析 如 表3 所 示 。
公 式 （3 ） 。
2
模 型P 值 ＜0.01 ， 为 极 显 著 ， 决 定 系 数R=
max ：Y = f (A ，B ，C)
ì
3
? ?
0.9979 ， 表 明 模 型 拟 合 效 果 较 好 ， 可 用 来 分 析 及
? ?
175 ≤ A ≤ 225
ì
（3 ）
? ?
í
s.t.
35 ≤ B ≤ 85
表 3 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口 3 平 均 风 速 值 响 应 面 回 归 方 程 ? í
?
? ?
? ? ?
?
35 ≤ C ≤ 60
的 显 著 性 及 方 差 分 析 结 果 ?
?
Table3 Significanceandvarianceanalysisofresponsesur ‐
为 检 验 试 验 结 果 的 可 靠 性 ， 采 用 最 优 导 流
faceregressionequationforoutlet3ofmulti-air-ductsprayer
板 参 数 组 合 进 行3 次 平 行 仿 真 试 验 ， 得 到 的 出
方 差 来 源 平 方 和 自 由 度 均 方 F 值 P 值 显 著 性
风 口 3 平 均 风 速 值 分 别 为 38.789 、39.420 和
模 型 35.38 9 3.93 362.49 <0.0001 显 著
38.517m/s ， 平 均 值 为38.909m/s ， 结 果 与 预 测 值
A- 导 流 板1 长 度 9.24 1 9.24 851.81 <0.0001 极 显 著
接 近 ， 相 对 误 差 为0.58% ， 表 明 该 模 型 能 够 准 确
B- 导 流 板2 长 度 0.13 1 0.13 12.36 0.0098 极 显 著
的 预 测 仿 真 结 果 。
C- 导 流 板3 长 度 0.24 1 0.24 22.53 0.0021 极 显 著
AB 0.067 1 0.07 6.11 0.0427 显 著
出 风 口3 平 均 风 速 值 的 响 应 面 结 果 如 图7 所
AC 0.14 1 0.14 13.26 0.0083 极 显 著
示 。 由 图7 可 以 直 观 地 发 现 导 流 板1 、 导 流 板2 、
BC 0.11 1 0.11 9.72 0.0169 显 著
导 流 板3 之 间 的 交 互 作 用 ， 两 个 因 素 同 时 作 用 下
2
A 14.32 1 14.32 1320.81 <0.0001 极 显 著
2 风 速 变 化 值 明 显 ， 交 互 作 用 明 显 。 分 析 出 风 口3
B 7.53 1 7.53 694.51 <0.0001 极 显 著
2
C 1.42 1 1.42 131.36 <0.0001 极 显 著 处 的 平 均 风 速 值 ， 在 各 试 验 因 素 的 取 值 范 围 内 ，
残 差 0.08 7 0.01
求 得 最 优 的 导 流 板 长 度 组 合 为 导 流 板1 长 度
失 拟 项 0.08 3 0.03
200.00 mm 、 导 流 板2 长 度60.00 mm 、 导 流 板 3
纯 误 差 0.00 4 0.00
长 度 50.00 mm ， 出 风 口 3 平 均 风 速 值 为
总 离 差 35.45 16
39.135 m/s 。
（b ） 导 流 板1 与 导 流 板3 交 互 响 应 面 （c ） 导 流 板2 与 导 流 板3 交 互 响 应 面
（a ） 导 流 板1 与 导 流 板2 交 互 响 应 面
图7 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口3 平 均 风 速 值 的 响 应 面
Fig.7 Responsesurfaceforaveragewindspeedofoutlet3ofmulti-air-ductsprayerVol.4,No.3 郭 江 鹏 等 ： 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试 验
8 1
表 4 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口 4 平 均 风 速 值 响 应 面 回 归 方 程
4 . 2 . 2 出 风 口 4
的 显 著 性 及 方 差 分 析 结 果
对 出 风 口4 处 的 平 均 模 拟 风 速 值 进 行 分 析 ，
Table4 Significanceandvarianceanalysisofresponsesur ‐
得 到 回 归 方 程 如 公 式 （4 ） 。
faceregressionequationforoutlet4ofmulti-air-ductsprayer
Y =33.02+4.04 ×A -4.37 ×B -1.31 ×C -
4
2.24 ×AB+3.78 ×AC+1.72 ×BC+
自 由
方 差 来 源 平 方 和 均 方 F 值 P 值 显 著 性
2 2 2
度
3.10 ×A -2.21 ×B -2.28 ×C （4 ）
模 型 465.72 9 51.75 25.54 0.0002 显 著
将 回 归 方 程 的 显 著 性 及 方 差 分 析 置 于
A- 导 流 板1 长 度 130.42 1 130.42 64.36 <0.0001 极 显 著
表4 中 。
B- 导 流 板2 长 度 153.08 1 153.08 75.54 <0.0001 极 显 著
由 表4 可 知 ， 模 型P 值<0.01 ， 为 极 显 著 ， 决
C- 导 流 板3 长 度 13.83 1 13.83 6.82 0.0348 显 著
2
定 系 数R=0.9704 ， 表 明 模 型 拟 合 效 果 较 好 ， 可
AB 20.09 1 20.09 9.91 0.0162 显 著
用 来 分 析 及 预 测 响 应 值 。 该 模 型 的 一 次 项A 、B
AC 57.22 1 57.22 28.24 0.0011 极 显 著
极 显 著 ，C 显 著 ；3 个 因 素 之 间 两 两 交 互AC 极 显
BC 11.86 1 11.86 5.85 0.0461 显 著
2 2 2
著 ，AB 、BC 显 著 ； 二 次 项A 极 显 著 ，B 、C 显
2
A 40.49 1 40.49 19.98 0.0029 极 显 著
著 。 出 风 口4 处 的 平 均 风 速 值Y 作 为 评 价 标 准 ， 2
4
B 20.51 1 20.51 10.12 0.0155 显 著
2
在 数 值 分 析 中 作 为 优 化 目 标 ， 期 望Y 最 大 化 ， 约
4 C 21.92 1 21.92 10.82 0.0133 显 著
束 是 导 流 板1 、 导 流 板2 、 导 流 板3 的 长 度 ， 数 学
残 差 14.18 7 2.03
失 拟 项 14.18 3 4.73
模 型 表 示 如 公 式 （5 ） 。
纯 误 差 0.00 4 0.00
max ：Y = f (A ，B ，C)
ì
4
? ?
总 离 差 479.90 16
? ?
175 ≤ A ≤ 225
ì
（5 ）
? ?
í
s.t.
35 ≤ B ≤ 85
? í
?
? ?
? ?
? ? 出 风 口4 平 均 风 速 值 为43.310 m/s 。
35 ≤ C ≤ 60
?
?
为 检 验 试 验 结 果 的 可 靠 性 ， 采 用 最 优 导 流
图8 为 出 风 口4 平 均 风 速 值 的 响 应 面 ， 可 以
板 参 数 组 合 进 行3 次 平 行 仿 真 试 验 ， 得 到 的 出
直 观 地 发 现 ， 导 流 板1 、 导 流 板2 、 导 流 板3 之
风 口 4 平 均 风 速 值 分 别 为 43.215 、43.269 和
间 的 交 互 作 用 明 显 。 分 析 出 风 口4 处 的 平 均 风 速
43.478m/s ， 平 均 值 为43.321m/s ， 结 果 与 预 测 值
值 ， 在 各 试 验 因 素 的 取 值 范 围 内 ， 求 得 最 优 的 导
接 近 ， 相 对 误 差 为0.02% ， 表 明 该 模 型 能 够 准 确
流 板 长 度 寸 组 合 为 导 流 板1 长 度223.72 mm 、 导
的 预 测 仿 真 结 果 。
流 板2 长 度41.09 mm ， 导 流 板3 长 度50.21 mm ，
（c ） 导 流 板2 与 导 流 板3 交 互 响 应 面
（a ） 导 流 板1 与 导 流 板2 交 互 响 应 面 （b ） 导 流 板1 与 导 流 板3 交 互 响 应 面
图8 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口4 平 均 风 速 值 的 响 应 面
Fig.8 Responsesurfaceforaveragewindspeedofoutlet4ofmulti-air-ductsprayer
4 . 2 . 3 出 风 口 5 得 到 回 归 方 程 如 公 式 （6 ） 。
对 出 风 口5 处 的 平 均 模 拟 风 速 值 进 行 分 析 ，智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Vol.4,No.3
8 2
Y =34.33 -4.71 ×A+3.54 ×B -0.87 ×C+
5 用 来 分 析 及 预 测 响 应 值 。 该 模 型 的 一 次 项A 、B 、
3.82 ×AB+0.88 ×AC+0.87 ×BC -
C 极 显 著 ；3 个 因 素 之 间 两 两 交 互AB 极 显 著 ，
2 2 2
0.70 ×A -1.69 ×B +0.69 ×C （6 ）
2 2 2
AC 、BC 显 著 ； 二 次 项B 极 显 著 ，A 、C 显 著 。
将 回 归 方 程 的 显 著 性 及 方 差 分 析 结 果 列 于
出 风 口5 处 的 平 均 风 速 值Y 作 为 评 价 标 准 ， 在 数
5
表5 中 。
值 分 析 中 作 为 优 化 目 标 ， 期 望Y 最 大 化 ， 约 束 是
5
由 表4 可 知 ， 模 型P 值<0.01 ， 为 极 显 著 ， 决
导 流 板1 、 导 流 板2 、 导 流 板3 的 长 度 ， 数 学 模 型
2
定 系 数R=0.9946 ， 表 明 模 型 拟 合 效 果 较 好 ， 可
表 示 如 公 式 （7 ） 。
max ：Y = f (A ，B ，C)
ì
表 5 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口 5 平 均 风 速 值 响 应 面 回 归 方 程 5
? ?
? ?
的 显 著 性 及 方 差 分 析 结 果
175 ≤ A ≤ 225
ì
（7 ）
? ?
í
Table5 Significanceandvarianceanalysisofresponsesur ‐ s.t. 35 ≤ B ≤ 85
? í
?
? ?
? ? ?
?
35 ≤ C ≤ 60
?
?
faceregressionequationforoutlet5ofmulti-air-ductsprayer
图9 为 出 风 口5 平 均 风 速 值 的 响 应 面 ， 可 以
方 差 来 源 平 方 和 自 由 度 均 方 F 值 P 值 显 著 性
直 观 地 发 现 ， 导 流 板1 、 导 流 板2 、 导 流 板3 之 间
模 型 363.88 9 40.43 143.45 <0.0001 显 著
存 在 交 互 作 用 ， 且 交 互 作 用 明 显 。 分 析 出 风 口5
A- 导 流 板1 长 度 177.14 1 177.14 628.50 <0.0001 极 显 著
B- 导 流 板2 长 度 100.46 1 100.46 356.43 <0.0001 极 显 著
处 的 平 均 风 速 值 ， 在 各 试 验 因 素 的 取 值 范 围 内 ，
C- 导 流 板3 长 度 6.00 1 6.00 21.28 0.0024 极 显 著
求 得 最 优 的 导 流 板 长 度 长 度 组 合 为 导 流 板 1
AB 58.26 1 58.26 206.70 <0.0001 极 显 著
长 度175.00 mm 、 导 流 板2 长 度51.53 mm 、 导
AC 3.09 1 3.09 10.96 0.0129 显 著
流 板3 长 度35.00 mm ， 出 风 口5 平 均 风 速 值 为
BC 3.03 1 3.03 10.75 0.0135 显 著
40.963 m/s 。
2
A 2.04 1 2.04 7.25 0.0310 显 著
2 为 检 验 试 验 结 果 的 可 靠 性 ， 采 用 最 优 导 流
B 11.99 1 11.99 42.55 0.0003 极 显 著
2
板 参 数 组 合 进 行3 次 平 行 仿 真 试 验 ， 得 到 出 风
C 1.99 1 1.99 7.06 0.0326 显 著
残 差 1.97 7 0.29 口 5 平 均 风 速 值 为 分 别 为 40.129 、41.246 和
失 拟 项 1.97 3 0.66
41.875m/s ， 平 均 值 为41.083m/s ， 结 果 与 预 测 值
纯 误 差 0.00 4 0.00
接 近 ， 相 对 误 差 为0.29% ， 表 明 该 模 型 能 够 准 确
总 离 差 365.85 16
的 预 测 仿 真 结 果 。
（b ） 导 流 板1 与 导 流 板3 交 互 响 应 面
（a ） 导 流 板1 与 导 流 板2 交 互 响 应 面 （c ） 导 流 板2 与 导 流 板3 交 互 响 应 面
图9 多 风 道 喷 雾 机 出 风 口5 平 均 风 速 值 的 响 应 面
Fig.9 Responsesurfaceforaveragewindspeedofoutlet5ofmulti-air-ductsprayer
4 . 2 . 4 综 合 分 析 置 出 风 均 匀 。 为 减 少 误 差 、 确 保 以 上 数 据 处 理 符
综 上 所 述 ， 由 于 出 风 口4 与 出 风 口5 ， 出 风
合 要 求 。 确 保 试 验 结 果 的 准 确 性 、 可 靠 性 ， 进 行
口3 与 出 风 口6 为 左 右 对 称 出 口 ， 需 满 足 对 称 位 相 对 误 差 分 析 ， 通 过 计 算 以 上 三 组 参 数 组 合 对 称Vol.4,No.3 郭 江 鹏 等 ： 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 设 计 优 化 与 试 验
8 3
位 置 出 风 口 风 速 的 相 对 误 差 得 出 表6 。 由 表6 可 度60.00 mm 、 导 流 板3 长 度50.00 mm 为 最 优 参
知 ， 确 定 导 流 板1 长 度200.00 mm 、 导 流 板2 长 数 组 合 。
表 6 多 风 道 喷 雾 机 对 称 出 风 口 风 速 相 对 误 差 分 析
Table6 Relativeerroranalysisofsymmetricaloutletwindspeedofmulti-air-ductsprayer
-1 -1 -1 -1
组 别 出 风 口3/m·s 出 风 口6/m·s 相 对 误 差/% 出 风 口4/m·s 出 风 口5/m·s 相 对 误 差/%
200+60+50 39.135 41.320 5.58 33.022 34.328 3.95
223.72+41.09+50.21 35.692 41.033 14.96 43.310 22.680 47.63
175+51.53+35 38.141 40.301 5.66 35.953 40.963 13.94
逐 渐 增 大 ， 实 现 风 场 按 果 树 冠 层 形 状 分 布 。 依 据
5 室 内 风 速 验 证 试 验
［24 ］
戴 奋 奋 所 述 末 速 度 原 则 ， 到 达 果 树 内 膛 的 气
流 风 速 应 达 到9 ～10 m/s ， 在 室 内 风 速 实 验 中
5 . 1 试 验 方 案
上 层 平 均 风 速 为 15.750 m/s ， 中 层 平 均 风 速
为 更 好 地 考 察 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 风
为 20.830 m/s ， 下 层 平 均 风 速 为28.270 m/s ， 满
场 的 分 布 情 况 ， 以 仿 真 优 化 分 析 获 得 的 喷 雾 参 数
足 末 速 度 原 则 ， 并 且 经 试 验 验 证 喷 雾 机 左 右 两 侧
组 合 作 为 试 验 条 件 ， 通 过 室 内 风 速 试 验 对 送 风 系
风 场 分 布 均 匀 对 称 。
统 的 风 场 分 布 情 况 进 行 研 究 ， 同 时 验 证 仿 真 模 拟
优 化 结 果 的 准 确 性 。
试 验 仪 器 包 括 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 装 置 、
风 速 测 量 仪 （AS856S ， 希 玛 公 司 ） 、 标 杆 、 盒
尺 、 三 项 异 步 电 动 机 （Y2-90L-2 极 ） 和 变 频 器
（M2-2R2G3 ） 等 。 将 标 杆 距 地 面0.50 m 处 作 为
第 一 个 监 测 点 ， 以 此 为 基 点 在 标 杆 上 方 每 隔
0.30 m 进 行 标 记 作 为 测 量 点 ， 最 高 测 量 到3.50 m
处 。 连 接 变 频 器 与 三 项 异 步 电 动 机 ， 并 把 变 频 器
与 三 项 电 源 相 接 ， 将 标 杆 置 于 喷 雾 机 出 风 口 轴 线
图10 室 内 风 速 试 验 风 速 分 布 示 意 图
Fig.10 Windspeeddistributiondiagramofindoorwind
1.25 m 处 ， 打 开 电 源 ， 调 节 变 频 器 频 率 由0 逐 渐
speedtest
增 加 到39Hz ， 此 时 风 机 转 速 为2184r/min ， 待 风
机 转 速 稳 定 后 打 开 风 速 测 量 仪 ， 置 于 测 量 点 处 对
6 结 论
风 速 进 行 测 量 ， 并 进 行 记 录 。 一 侧 测 量 完 成 后 对
本 研 究 针 对 多 风 道 喷 雾 机 内 部 气 流 分 布 不
另 一 侧 按 同 样 的 测 量 方 法 进 行 风 速 检 测 ， 每 侧 风
均 ， 导 致 由 出 风 口 吹 出 的 气 流 紊 乱 ， 不 能 使 雾 滴
速 分 别 做 三 次 平 行 试 验 。
在 果 树 冠 层 上 均 匀 沉 积 的 问 题 ， 基 于Star-CCM+
5 . 2 验 证 结 果 分 析
软 件 对 多 风 道 喷 雾 机 内 部 气 流 场 进 行 仿 真 分 析 ，
记 录 整 理 喷 雾 机 左 右 两 侧 采 样 得 到 的 风 速 确 定 导 流 板 最 优 长 度 、 组 合 ， 并 进 行 了 室 内 风 速
值 ， 单 侧 平 行 试 验 后 的 风 速 值 取 其 平 均 数 ， 应 用 试 验 验 证 。
数 据 分 析 软 件 进 行 处 理 得 到 如 图10 的 点 线 图 。 （1 ） 应 用CFD 技 术 ， 基 于Star-CCM+ 软 件 对
点 线 图 中 展 现 了 在 距 离 喷 雾 机 出 风 口1.25m 处 风 果 园 多 风 道 喷 雾 机 送 风 系 统 内 部 气 流 进 行 模 拟 分
场 的 分 布 情 况 ， 以 高 度 为 纵 坐 标 可 以 发 现 在 没 有 析 ， 得 到 出 风 口1 ～6 的 风 速 在 不 同 导 流 板 长 度
受 到 果 树 冠 层 干 扰 的 情 况 下 ， 风 速 由 上 层 到 下 层 的 标 准 差 分 别 为 0.7468 、 0.6776 、 1.4441 、智 慧 农 业 （ 中 英 文 ） S m a r t A g r i c u l t u r e Vol.4,No.3
8 4
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（2 ） 对 风 速 标 准 差 较 大 的 出 风 口3 ~5 进 行 响
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5.58% ， 出 风 口4 和 出 风 口5 的 风 速 值 为33.022 和
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34.328 m/s ， 相 对 偏 差 为3.95% ， 最 终 结 果 符 合
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DesignOptimizationandTestofAirSupplySystemfor
Multi-DuctSprayer

GUOJiangpeng,WANGPengfei,LIXinhao,YANGXin,LIJianping,
BIANYongliang,XUEChunlin
（College of Mechanical and Electrical Engineering,Agricultural University of Hebei, Baoding071000, China ）
Abstract: In view of the uneven distribution of airflow inside the multi-air-duct sprayer, the air flow caused by the air outlet is
disturbed and the droplet can not be evenly deposited on the fruit tree canopy. In this research, the length parameter of the inner
baffle plate of the multi-duct sprayer was optimized. The Computational Fluid Dynamics (CFD) was used to simulate and ana ‐
lyze the internal airflow of the air supply system of the multi-duct sprayer based on Star-CCM+ software. The standard devia ‐
tionsofthe wind speed ofthe wind outlet1~6 atdifferentguide plateswere 0.7468,0.6776,1.4441,5.1305,4.5768 and 0.8209,
respectively.Among them, the standard deviations of wind speed value at Point 1, Point 2 and Point 6 were less than 1, indicat ‐
ing that the change of deflector length has little impact on the speed change. The standard deviations of wind speed value at
Point 3, Point 4 and Point 5 were large, indicating that with the change of deflector length, the wind speed atAir outlet 3,Air
outlet 4,Air outlet 5 were greatly affected. On this basis, through the response surface analysis ofAir outlet 3,Air outlet 4 and
Air outlet 5, it was determined that, the length of Deflector 1 as 200 mm, the length of Deflector 2 as 60 mm and the length
of Deflector 3 as 50 mm, was the optimal parameter combination. Under the optimal combination parameters, the wind speed
values of symmetrical Air outlet 3 and Air outlet 6 were 39.135 and 41.320 m/s, respectively, with a relative deviations of
5.58%.The wind speed values of air outlet4 and air outlet5 were 33.022 and 34.328 m/s,respectively,with a relative deviation
of 3.95%, which meeting the design requirements of sprayer. The indoor wind speed test results showed that the average wind
speed of the upper layer was 15.75 m/s, the average wind speed of the middle layer was 20.83 m/s, and the average wind speed
of the lower layer was 28.27 m/s, which met the end speed principle. The wind field was distributed according to the shape of
the fruittree canopy.The wind field ofthe leftand rightsides ofthe sprayerwas symmetricaldistributed and the airdistribution
wasuniform.Theworkcanprovideareferenceforthedesignofmulti-ductsprayer.
Key words: Computational Fluid Dynamics (CFD); multi-duct sprayer; air supply system; flow field simulation; response sur ‐
facemethodology;uniformdeposition
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