近日，機械與電子工程學院劉雪美教授團隊在《Frontiers in Plant Science》在線發表了題為“Dynamic Stratified Porosity Computation from Canopy Interaction Simulation Between Airflow and Leaves”的研究論文。崔慧媛博士為該論文的第一作者，劉雪美教授為該論文的通訊作者。

針對郁閉作物施藥過程中農藥霧滴難以到達冠層中、下層的問題，通常采用風送噴霧方式進行施藥。風送噴霧可以利用輔助氣流打開郁閉作物冠層枝葉結構，拓寬霧滴輸送通道，從而實現霧滴在冠層中、下部的均勻沉積。由于冠層內部枝葉結構復雜，目前還沒有有效的方法量化輔助氣流作用時冠層孔隙度的動態變化。本研究基于雙向流-固耦合數值模擬方法，分析了輔助氣流與棉花冠層結構參數之間的關系，提出了預測和模擬冠層動態孔隙度的新方法。

在風送施藥過程中，葉片會因氣流擾動而發生彎曲變形，冠層內的孔隙度也會發生相應的變化。為了量化冠層內部動態孔隙度，將冠層內部結構分為上、中、下層，計算每層的動態孔隙度。最終獲得冠層內部不同時刻不同初始速度下分層動態孔隙度的數值。以往的研究主要計算靜態孔隙度，很難計算動態孔隙度，特別是針對于冠層內部。

圖1. 冠層內分層動態孔隙度

利用圖像處理算法對CFD后處理結果進行分析，并計算了不同速度和不同時刻下冠層內部動態孔隙率。該研究為進一步研究冠層內部霧滴沉積的機理提供了思路。

該研究得到了國家自然科學基金、“十四五”國家重點研發計劃和山東省棉花產業技術體系創新團隊機械崗位專家項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1238360

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波