vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2020-58-3-352-363vestiag-511Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGОпределение кинематических параметров падения капель рабочего раствора пестицидов при опрыскивании с учетом изменения их геометрических размеровDetermination of kinematic parameters of falling drops of standard solution of pesticides during spraying, taking into account geometric dimensions variabilityhttps://orcid.org/0000-0002-0333-2065КрукИ. С.KrukI. S.

Крук Игорь Степанович – кандидат технических наук, доцент, заместитель ректора по науке

пр. Независимости, 99, 220023 Минск

Igor S. Kruk - Ph.D. (Engineering), Assistant Professor

99 Nezavisimosti Ave., 220023 Minsk

krug_igar@mail.ruЧигаревЮ. В.ChigarevYu. V.

Юрий Власович Чигарев – кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой высшей математики

пр. Независимости, 99, 220023 Минск

Yuriy V. Chigarev - Ph.D. (Physics and Mathematics), Associate Professor

99 Nezavisimosti Ave., 220023 Minsk

volna17@yandex.ruРоманюкВ.RomanyukV.

Романюк Вацлав – хаб. доктор технических наук, профессор

ул. Раковецкая, 14, Варшава

Vatslav Romanyuk - D. Sc. (Engineering), Professor

14 Rakovetskaya Str., Warsaw

w.romaniuk@itp.edu.plБелорусский государственный аграрный технический университетThe Belarusian State Agrarian Technical UniversityИнститут технологических и естественных наук в Фалентах, Отдел в ВаршавеInstitute of Technology and Life Science Falenty202004082020583352363Copyright © Крук И.С., Чигарев Ю.В., Романюк В., 20202020Крук И.С., Чигарев Ю.В., Романюк В.Kruk I.S., Chigarev Y.V., Romanyuk V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/511

Расширение ассортимента применяемых пестицидов и жидких минеральных удобрений обуславливает необходимость постоянного совершенствования конструкций распылителей, позволяющих создавать монодисперсный распыл и обеспечить качественное внесение средств химизации при небольших дозах и наименьших потерях. Актуальным остается вопрос изучения процесса падения капель с изменяющимися геометрическими размерами. Исследования движения капель в воздушной среде позволяют определить скорость и координаты падения на обрабатываемую поверхность, обосновать конструкцию, размеры, оптимальные режимы работы и параметры установки распылителей и устройств защиты факела распыла от прямого воздействия ветра, что особенно важно на стадии проектирования конструкций распылителей полевых опрыскивателей. В статье приведено моделирование процесса падения капель рабочего раствора пестицида в сопротивляющейся среде с учетом изменения их геометрических размеров. Получены уравнение изменения радиуса капли в зависимости от изменения горизонтальной поперечной движению агрегата, формула изменения интенсивности убывания капли в зависимости от начальных условий и состояния окружающей среды. Получена зависимость между коэффициентами перемещения капли вдоль горизонтальной поперечной движению агрегата оси и временем, приведены выражения для изменения радиуса капли в зависимости от горизонтального перемещения и уравнения изменения скорости и вертикальной координаты движения капли от времени. Определен коэффициент массоотдачи с поверхности капли в зависимости от коэффициента сопротивления, начальной скорости, плотности среды на границе капли и растительной среды, подверженной обработке. Результаты исследования могут быть использованы в машиностроении при проектировании и испытаниях распылителей и форсунок, разработке конструкций ветрозащитных устройств факелов распыла рабочих растворов пестицидов в полевых опрыскивателях, моделировании процесса движения капель с изменяющейся массой

Expansion of range of applied pesticides and liquid mineral fertilizers necessitates continuous improvement of spray nozzle design, allowing to create a monodisperse spray and ensure high-quality application of chemical agents at low doses and minimal losses. The issue of studying the process of falling drops with varying geometric dimensions remains sore. Studies of drop movement in air environment make it possible to determine the falling speed and coordinates on the treated surface, to substantiate the design, dimensions, optimal operating modes and parameters of sprayers and devices for protecting the spray cone from direct exposure to wind, which is especially important at the design stage of sprayer for field spraying machines. The paper presents simulation of process of falling drops of pesticide standard solution in resisting environment, considering geometric dimensions variability. An equation for drop radius variability depending on the unit motion horizontal transverse variability, formula for variability of intensity of drop decrease depending on the initial conditions and state of environment are obtained. Dependence between coefficients of drop displacement along the horizontal transverse to the unit movement axis and time is obtained, expressions for variability of drop radius depending on the horizontal displacement and the equation for variability of velocity and vertical coordinate of drop movement on time are presented. The coefficient of mass transfer from the drop surface is determined depending on the resistance coefficient, initial velocity, medium density at the border of drop and plant medium subjected to treatment. The results obtained can be used in mechanical engineering for design and testing of sprayers and nozzles, design of wind protection devices for spray cones of standard solutions of pesticides in field sprayers, in simulation of process of drop movement with varying mass.

распылители пестицидоврабочий раствор пестицидовопрыскиваниекаплярадиусзакономерностьосьскоростьположениеперемещениедвижениеpesticide sprayerspesticide standard solutionsprayingdropradiuspatternaxisvelocitypositiondisplacementmovementReferencesКрук, И.С. Способы и технические средства защиты факела распыла от прямого воздействия ветра в конструкциях полевых опрыскивателей / И.С. Крук, Т.П. Кот, О.В. Гордеенко ; Белорус. гос. аграр. техн. ун-т. – Минск : БГАТУ, 2015. – 283 с.Kruk I. S., Kot T. P., Gordeenko O. V. Methods and technical means of protection of the spray torch from direct exposure to wind in the design of field sprayers. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University, 2015. 283 p. (in Russian).Гордеенко, О.В. Повышение эффективности ухода за посевами овощных культур на гребнях совершенствованием оборудования для ленточного внесения гербицидов : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / О.В. Гордеенко. – Горки, 2004. – 169 л.Gordeenko O. V. Improving the efficiency of vegetable crops cultivation along the ridges by improving equipment for the belt application of herbicides. Ph.D. Thesis. Gorki, 2004. 169 p. (in Russian).Корсунов, Ю.А. Экспериментальное исследование дробления капель жидкости при низких значениях числа Рейнольдса / Ю.А. Корсунов, А.В. Тишин // Изв. Акад. наук СССР. Механика жидкости и газа. – 1971. – №2. – С. 128–138.Korsunov Yu. A., Tishin A. V. An experimental study of the crushing of liquid drops at low Reynolds numbers. Izvestiya Akademii nauk SSSR. Mekhanika zhidkosti i gaza [Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Fluid and Gas Mechanics], 1971, no. 2, pp. 128-138 (in Russian).Защита растений в устойчивых системах землепользования : в 4 кн. Кн. 4. / Д. Шпаар [и др.] ; под общ. ред. Д. Шпаара ; Федер. М-во по защите прав потребителей продовольствия и сел. хоз-ва Федератив. Респ. Германии. – Минск : [б. и.], 2004. – 346 с.Spaar D. (ed.). Plant protection in sustainable land use systems. Book 4. Minsk, 2004. (in Russian).Сельскохозяйственная авиация: защита растений и внесение удобрений : сб. ст. : пер. с англ. и фр. / под общ. ред. и со вступ. ст. Б.И. Рукавишникова. – М. : Колос, 1967. – 439 с.Rukavishnikov B. I. (ed.). Agricultural aviation: plant protection and fertilizing. Moscow, Kolos Publ., 1967. 439 p. (in Russian).Маркевич, А.Е. Основы эффективного применения пестицидов : справ. в вопр. и ответах по механизации и контролю качества применения пестицидов в сел. хоз-ве / А.Е. Маркевич, Ю.Н. Немировец. – Горки : Могилев. гос. учеб. центр подгот., повышения квалификации, переподгот. кадров, консультирования и аграр. реформы, 2004. – 63 с.Markevich A. E., Nemirovets Yu. N. The basics of effective use of pesticides. Gorki, Mogilev State Educational Center for Training, Continuing Education, Retraining, Counseling and Agrarian Reform, 2004. 63 p. (in Russian).Клочков, А.В. Механизация химической защиты растений / А.В. Клочков, А.Е. Маркевич ; Белорус. гос. с.-х. акад. – Горки : [б. и.], 2008. – 228 с.Klochkov A. V., Markevich A. E. Mechanization of chemical plant protection. Gorki, 2008. 228 p. (in Russian).Математическое моделирование падения капли пестицида при химической защите посевов / И.С. Крук [и др.] // Агропанорама. – 2013. – №3. – С. 9–11.Kruk I. S., Biza Yu. S., Muchinskii A. V., Nazarov F. I. Mathematical modeling of a fall-off of a pesticide drop in the chemical protection of crops. Agropanorama, 2013, no. 3, pp. 9-11 (in Russian).Методика инженерного расчета кинематических параметров движения капель рабочего раствора пестицидов в воздушной среде / О.В. Гордеенко [и др.] // Агропанорама. –– 2011. – №6. – С. 6–10.Gordeenko O. V., Kruk I. S., Kaminskii E., Titov Yu. I., Novikov A. A. The technique of engineering calculation of the kinematic parameters of the movement of drops of a working solution of pesticides in the air. Agropanorama, 2011, no. 6, pp. 6-10 (in Russian).Мещерский, И.В. Работы по механике тел переменной массы / И.В. Мещерский ; предисл. и вступ. ст. А.А. Космодемьянского. – 2-е изд. – М. : Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1952. – 280 с.Meshcherskii I. V. Works on the mechanics of bodies with varying mass. 2nd ed. Moscow, State Publishing House for Technical and Theoretical Literature, 1952. 280 p.Емельянов, А.Л. Кинетика испарения капель в системах охлаждения теплонагруженных элементов приборов / А.Л. Емельянов, Е.С. Платунов // Изв. вузов. Приборостроение. – 2011. – Т. 54, №1. – С. 84–88.Emel’yanov A. L., Platunov E. S. The evaporation kinetics of drops in cooling systems of heat-loaded elements of devices. Izvestiya vuzov. Priborostroenie = Journal of Instrument Engineering, 2011, vol. 54, no. 1, pp. 84-88 (in Russian).Ольшанский, В.П. Аналитическое решение задачи о падении шара, радиус которого убывает по дробно-линейному закону / В.П. Ольшанский, С.В. Ольшанский // Техн. механика. – 2014. – №2. – С. 73–78.Ol’shanskii V. P., Ol’shanskii S. V. An analytical solution to the problem of falling of a sphere whose radius reduces according to the linear-fractional law. Tekhnicheskaya mekhanika = Technical Mechanics, 2014, no. 2, pp. 73-78 (in Russian).Ольшанский, В.П. К моделированию падения испаряющейся капли диспергированного огнетушащего вещества / В.П. Ольшанский, С.В. Ольшанский // Пожаровзрывобезопасность. – 2006. – Т. 15, №1. – С. 41–45.Ol’shanskii V. P., Ol’shanskii S. V. Modelling of falling of an evaporating drop of a dispersed extinguishing agent. Pozharovzryvobezopasnost’ = Fire and Explosion Safety, 2006, vol. 15, no. 1, pp. 41-45 (in Russian).Тарг, С.М. Краткий курс теоретической механики / С.М. Тарг. – 10-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1986. – 416 с.Targ S. M. A short course of theoretical mechanics. 10nd ed. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1986. 416 p. (in Russian).Рогов, В.П. Коэффициент сопротивления частиц и капель / В.П. Рогов // Науч. тр. Дальрыбвтуза. – 2007. – Вып. 19. – С. 95–105.Rogov V. P. Particle and drop resistance coefficient. Nauchnye trudy Dal’rybvtuza = Scientific Journal of DALRYBVTUZ, 2007, iss. 19, pp. 95-105 (in Russian).Рогов, В.П. К расчету скорости витания капель воды / В.П. Рогов, О.В. Повалихина // Науч. тр. Дальрыбвтуза. – 2007. – Вып. 19. – С. 91–95.Rogov V. P., Povalikhina O. V. To the calculation of the rate of soaking of water drops. Nauchnye trudy Dal’rybvtuza = Scientific Journal of DALRYBVTUZ, 2007, iss. 19, pp. 91-95 (in Russian).Динамика капель диспергированной струи в поперечном потоке газа / О.В. Долгушина [и др.] // Вестн. Челяб. гос. ун-та. – 2012. – №30 (284), вып. 14. – С. 26–31.Dolgushina O. V., Platonov N. I., Belousov V. S., Dolgushin D. M. Dynamics of drops of a dispersed jet in a transverse gas flow. Vestnik Chelyabinskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Chelyabinsk State University], 2012, no. 30 (284), iss. 14, pp. 26-31 (in Russian).Гурьяшкин, Л.П. Испарение и динамика капель азота в воздухе / Л.П. Гурьяшкин, А.Л. Стасенко // Учен. зап. ЦАГИ. – 1991. – Т. 22, №6. – С. 70–74.Gur’yashkin L. P., Stasenko A. L. Evaporation and dynamics of nitrogen droplets in the air. Uchenye zapiski TsAGI = TsAGI Science Journal, 1991, vol. 22, no. 6, pp. 70-74 (in Russian).Броунштейн, Б.И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных потоках / Б.И. Броунштейн, Г.А. Фишбейн. – Л. : Химия, 1977. – 279 с.Brounshtein B. I., Fishbein G. A. Hydrodynamics, mass and heat transfer in dispersed flows. Leningrad, Khimiya Publ., 1977. 279 p. (in Russian).Фукс, Н.А. Механика аэрозолей / Н.А. Фукс ; Акад. наук СССР, Ин-т науч. информ. – М. : Изд-во Акад. наук СССР, 1955. – 352 с.Fuks N. A. The mechanics of aerosols. Moscow, Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1955. 352 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.