摘要
无人机航空施药由于防治效率高，环境污染小、作业成本低近几年在我国得到迅速发展。离心雾化喷头是无人机施药普遍使用的植保喷头。在雾化药液的过程中，由于药液粘性而消耗大量能量，降低作业效率。因此，对离心雾化喷头的减阻节能研究具有重要意义。本文设计一种具有超疏水性的倒置圆台结构，采用选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术成型具有该结构的离心雾化喷头。对比研究未处理、放置空气中两星期、加热处理和化学修饰后零件表面的水接触角(Water Contact Angle，WCA)，表征超疏水特性，分析润湿性转变机理；采用电化学腐蚀试验分析表面的抗腐蚀性能和耐腐蚀机理；采用摩擦磨损试验研究表面磨损性能，分析磨损机理；对超疏水离心雾化喷头的雾滴粒径，雾滴沉积量和喷幅性能进行研究和分析，验证超疏水离心雾化喷头的低阻特性。论文主要的研究内容及结论如下： (1)通过表面润湿性试验优化倒置圆台结构的结构参数，得到最优结构参数：上表面直径0.48mm，下表面直径为0.2mm，整体高度为0.5mm，微结构间距0.16mm；实验结果表明：放置空气中两星期后零件WCA=156°，加热处理后零件WCA=155°，化学修饰后零件WCA=160.2°，零件表面化学成分影响零件疏水性。 (2)电化学腐蚀研究表明：微结构可以提高材料的抗腐蚀性，化学修饰后零件具有较强的抗腐蚀性；磨损试验表明：微结构可以降低材料摩擦系数，载荷500g时，放置空气中两星期/加热处理/化学修饰材料磨损7min/20min/40min后超疏水性消失，化学修饰材料摩擦系数最小，为0.2228，磨损后表面覆盖氟化物并产生二级结构。磨损方式主要为磨粒磨损和氧化磨损。 (3)超疏水离心雾化喷头雾滴粒径实验表明：雾滴粒径随雾化盘转速增大而减小，随输入流量增加而增大，雾化方式为射流破碎和雾滴破碎两种方式共存，雾滴粒径最小为156μm，满足生物防治的要求；对雾滴均匀性测试表明超疏水离心雾化喷头的喷施范围是一个圆环区域，喷施区域雾滴分布呈一定的正态分布，当雾化盘转速减小时，雾滴逐渐向中间聚集，雾滴分布均匀变差，喷幅减小，当输入流量减少时，雾滴总体数量减少，分布均匀性变好，喷幅减小，但喷幅减小幅度不大，影响喷幅的主要因素是雾化盘转速。与无超疏水的离心雾化喷头相比，超疏水离心雾化喷头消耗功率更低，具有一定的低阻和细化雾滴的特性。
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