随着雾化栽培在农业领域的广泛发展,雾化栽培对喷雾装置的工作性能也有了更高的要求,比如雾滴粒径和雾化量的大小,还有雾滴在植物根部的粘附效果等。目前应用于雾化栽培领域的装置主要是超声雾化喷头,其主要分为流体动力式和压电换能式,流体动力式雾化喷头相比较与压电换能式其喷雾范围较宽,且雾化量大,雾滴粒径细小,结构简单,能耗低。同时采用静电喷雾技术可以有效的提高雾滴的利用率和粘附率,减小雾滴飘移损失,提高雾化栽培效率。鉴于此,本文设计了一种气助式静电超声雾化喷头,主要由拉瓦尔管,两级谐振管,静电感应环组成。首先运用fluent仿真软件结合正交试验的方法对拉瓦尔管及两级谐振管的结构尺寸参数进行确定,结果表明:(1)拉瓦尔管的收缩角为40°,扩张角为12°,入口直径为8.4mm,喉口直径为2.1mm和出口直径为3.4mm时,拉瓦尔管的出口速度最大。(2)两级谐振管之间的夹角为80°,直径为4.86mm,且两级谐振管的长度比为1时,两级谐振管的谐振性能最好。其次基于静电感应原理采用环状电极作为充电电极,并对其电学模型进行介绍,同时运用Comsol Multiphysics软件模拟分析得出:雾滴的最佳荷电区域为电极环轴向距离<60mm的范围内。针对静电喷雾过程中雾滴的运动特性进行了研究。最后运用Comsol Multiphysics仿真软件分析了雾滴的变形破碎过程包括电场、电势分布和雾滴表面的电荷密度分布,以及不同的静电电压、表面张力和雾滴直径对雾滴变形率的影响。仿真结果表明:液滴的变形率随静电电压的增大,表面张力的减小,水滴直径的增大而增大。根据以上结果,对气助式静电超声雾化喷头进行试制,并对其工作性能进行了测试。首先对不同雾化参数下的雾滴粒径进行测试,根据实验结果可以得出:(1)在喷雾高度一定时,雾滴粒径的大小与气体压力和静电电压成反比,当气体压力为0.4MPa,静电电压为18KV时,雾滴粒径达到最小值7.8μm。(2)在气体压力一定时,雾滴粒径的大小与静电电压和喷雾高度成反比,在喷雾高度为1m,静电电压为18KV时,雾滴粒径达到最小值18.4μm。其次,基于正交试验的方法对不同雾化参数下雾滴在植物上、中下层正反面的沉积分布情况进行了测试,实验结果表明:(1)静电喷雾相比较于非静电喷雾其叶片雾滴沉积率高,且雾滴分布均匀。(2)最优的喷雾方案为:静电电压为12KV、喷雾压力为0.3MPa、喷雾高度为0.5m。最后,进行雾化栽培试验,通过实验结果对比分析不同静电电压下雾滴在植物根系的粘附效果,总结出静电雾滴相比较于非静电雾滴更容易吸附在植物根系,并且随着静电电压的升高,粘附效果越好。