籼粳杂交水稻多旋翼无人机辅助授粉流场特性分析

为了解决多旋翼无人机(UAV)在籼粳杂交稻辅助授粉过程中流场特性参数难以求解的问题,提出了一种基于湍流模型的流场特性分析方法,同时给出无人机授粉飞行作业轨迹设计深入研究的相关建议.以四旋翼农用无人机为例,通过纳维-斯托克斯(N-S)方程和压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,利用k-ε湍流模型,模拟四旋翼无人机在不同旋翼速度条件下旋翼风场的流场特性以及不同时刻花粉颗粒的运动轨迹.仿真结果表明,在旋翼模型处于悬停飞行状态下旋翼的最大速度位于外径边缘区域,沿四周扩散方向速度逐渐降低,靠近旋转轴的速度接近于0;在花粉模型中,当旋翼的转速增大时流场的速度也随之增大,花粉颗粒运动也加速扩散,即旋翼的转速越大,散粉的效率越高,能达到更好的授粉效果.田间实验表明,结合理论研究设计出的规划飞行路径可提高作业效率.