随着我国农作物产量不断增加,病虫草害也呈现出规模式的爆发,植物保护技术与病虫草害的紧密相关相生相伴。耕地面积减少和现代农艺要求决定了作物需要合理密植,但是密植作物生长到中后期形成高郁闭度植物冠层,化学防治作为主要的植保方法,一般的喷洒技术实现不了药液在植株群体内的均匀沉积,气流辅助喷雾既能二次雾化雾滴,又能改变冠层局部孔隙率,形成通风流道,以增强在冠层内部的沉积,是解决该问题的有效手段,但是现有研究多是针对辅助气流对喷雾沉积的定性分析,很少有研究辅助气流对作物冠层的影响效果,本文从植物冠层多孔介质特性视角出发,对辅助气流作用下的植物冠层孔隙率进行了定性定量分析。得到如下结论:(1)对辅助气流风源计算选型和分配器的设计满足了课题试验对风的要求,通过试验粗略得到了不同风速下同一根侧枝的变形情况,侧枝变形与风速变化呈正相关,随着风速的均匀增大,侧枝变形不成线性增加的关系,增幅是逐渐增大的,侧枝在一定风速范围内的变形量曲线呈幂函数增加的形式,不同部位增加幅度有所区别;同一风速下,棉花茎杆不同部位侧枝变形程度大小不同,上部侧枝和中部侧枝变形量较大,下部侧枝变形量较小,出现该结果可能与侧枝长度、直径和所处位置等因素有关,通过有限元分析得出茎杆长度对其变形影响最大。(2)棉花茎杆不同部位由于其生长周期不同,导致其相应的致密度有一定差异,茎杆的杨氏模量从大到小排序依次为主干、下部侧枝、中部侧枝、上部侧枝。试样过程中发现试样的长度会对试验结果有一定的影响,但是不影响试验结果准确性。(3)对棉花茎杆进行三维建模,赋予材料属性,进行棉花茎杆的生物力学模型表达,采用流固耦合模拟方法得到不同侧枝的变形情况,该模拟结果与物理试验结论较为一致,证明流固耦合方法研究本课题是可行的,同时证明了建立力学模型的准确性;对棉花茎进行简化建模,采用流固耦合方法对棉花茎叶变形进行分析,得到模拟条件下棉花叶片的挠度变形。(4)提出一种理论计算作物孔隙率的方法,对棉花植株抽象简化,利用有限元分析结果推导茎叶投影面积变化规律,对不同风速下棉花作物孔隙率变化进行参数表达。(5)提出一种试验测量作物孔隙率的方法,设计测量试验平台进行试验,分析得出辅助气流对作物孔隙率有较大改善,风速较小时对作物中下层孔隙率影响较小,增大风速对作物上层孔隙率影响意义不大,对中下层枝叶扰动作用良好,持续增加的的风速不能一直增加作物孔隙率。