目前关于植保无人机下洗风场和施药过程模拟的主流研究方向为有限体积法,如杨风波等
[30,31]基于Fluent模拟多旋翼飞机悬停状态下的下洗气流场速度分布及雾滴空间分布情况,并结合室内悬停实验进行验证。模拟使用了约560万个网格,忽略了机身影响,使用k-ε湍流模型。从风场模拟结果看,其能够反映整体风场空间分布形态,标记点平均风速模拟值与实验测量结果误差在9%以内,具有良好的模拟准确性,但对瞬时翼尖涡精细结构发展的模拟损失较大,难以观察到翼尖涡发展演化过程。Shi等
[32]进行了前飞状态直升机下洗风场和雾滴喷施的模拟,使用478万个网格,采用了SST-k-ω湍流模型,成功模拟了植保无人机施药雾滴地面沉积分布。该雾滴沉积模拟结果与田间实验结果吻合度良好;但对风场发展并未关注,难以判断是否具有良好的风场结构模拟准确度。Zhu等
[33]对定常流旋翼下洗风场作用下的雾滴沉积飘移过程开展了模拟,使用22.8万个网格,采用定常模拟旋翼下洗风场。之后将粒子注入风场并模拟不同侧风条件下的雾滴偏移沉积情况。该模拟未关注旋翼下洗气流的非定常特性及翼尖涡演化等问题。张宋超等
[34]模拟了N-3型农用无人直升机航空施药雾滴飘移过程,采用130万个网格以及面源喷雾模拟,模拟结果与实验结果相差较大,原因可能是实验与模拟条件差异、荧光示踪剂日光分解影响实验结果等,模拟未关注风场分布情况。张豪等
[35]、杨知伦等
[36]对旋翼下洗气流对喷幅影响,以及冠层对旋翼下洗气流的影响进行了模拟,对有/无冠层情况分别采用734万和590万个网格进行模拟,与实验结果对比最大模拟误差在20%左右,从模拟风场结果看,旋翼翼尖涡结构并不清晰。上述研究主要集中于对植保无人机下洗风场及雾滴近场范围沉积的模拟,并与实验结果进行了对比。研究涉及模型结构地表、环境条件多样,显示了有限体积法良好的鲁棒性和适应性。但受有限体积法格式精度条件限制,对流场精细结构的分析还较少,也尚未涉及大范围雾滴运动分析。