許林云 張愛琪 金晶 余兵

摘要：目前，Helmholtz型脈動燃燒器被廣泛應(yīng)用且前景良好。其具有環(huán)保節(jié)能、燃燒效率高、傳熱特性佳、熱效率高以及排放污染少等諸多優(yōu)點(diǎn)。將Helmholtz型脈動燃燒器應(yīng)用于病蟲害防治裝備的研制，對穩(wěn)定作物生產(chǎn)、提高作物品質(zhì)、增加種植效益以及發(fā)展科學(xué)植保和綠色植保具有重要意義，有助于保障生態(tài)可持續(xù)。概述Helmholtz型脈動燃燒器的工作原理，梳理脈動燃燒器的研究發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)Helmholtz型脈動燃燒器在病蟲害防治方面的應(yīng)用研究。目前便攜式脈動燃燒病蟲害防治裝備存在人機(jī)工程學(xué)缺陷、土壤蒸汽消毒機(jī)熱動力源耦合關(guān)系不明確、脈動燃燒機(jī)理研究不夠深入且脈動燃燒器結(jié)構(gòu)簡單、裝備智能化程度低等問題。提出應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)研究脈動燃燒機(jī)理，研制脈動燃燒病蟲害防治裝備新型結(jié)構(gòu)與機(jī)型，運(yùn)用智能化、現(xiàn)代化技術(shù)開發(fā)大型車載式病蟲害防治機(jī)械，發(fā)展脈動燃燒病蟲害防治機(jī)械智能控制模塊的發(fā)展對策。

關(guān)鍵詞：脈動燃燒器；綠色植保；病蟲害防治；新型裝備

中圖分類號：S49? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2095-5553 （2024） 03-0051-07

Research progress of pulsation burner and its application in pest control

Xu Linyun1， 2， Zhang Aiqi2， Jin Jing2， Yu Bing2

（1. Collaborative Innovation Center for Efficient Processing and Utilization of Forestry Resources，Nanjing Forestry University， Nanjing， 210037， China; 2. School of Mechanical and Electronic Engineering，Nanjing Forestry University， Nanjing， 210037， China）

Abstract：

The Helmholtz-type pulsating burner is widely applied and has a good prospect at present. It offers numerous advantages， including environmental protection and energy saving， high combustion efficiency， excellent heat transfer characteristics， high thermal efficiency， and minimal pollutant emissions. The application of? the Helmholtz-type pulsating burner? in the development of pest control equipment is of great significant importance for stabilizing crop production， enhancing crop quality， increasing planting benefits， and advancing scientific and environmentally friendly plant protection， which is contributing to ecological sustainability. This article outlines the working principle of the Helmholtz-type pulsating combustor， reviews the current research and development status of pulsating combustors， and summarizes its application in pest control. However， current portable pulsating combustion pest control equipment faces ergonomic deficiencies， unclear coupling relationships in the thermal power source of soil steam sterilizers， insufficient research into pulsating combustion mechanisms， and a low level of intelligence in equipment structure. It is proposed to apply modern technology to study pulsating combustion mechanisms， develop new structures and models for pulsating combustion pest control equipment， utilize intelligent and modern technologies to develop large-scale， vehicle-mounted pest control machinery， and advance the development of intelligent control modules for pulsating combustion pest control machinery.

Keywords：pulsation burner ; green plant protection; pest control; new equipment working principle

0 引言

脈動燃燒是一種存在一定規(guī)律的周期性燃燒。1933年Reynst申請的“CombustionPot”專利是脈動燃燒技術(shù)最早的研究成果，實(shí)質(zhì)是一種脈動狀態(tài)下的燃煤爐。而后脈動燃燒逐漸應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，20世紀(jì)60年代，脈動燃燒技術(shù)在工業(yè)干燥領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。到了20世紀(jì)80年代，脈動燃燒技術(shù)在鍋爐技術(shù)中得到了很好的應(yīng)用。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初脈動燃燒技術(shù)推動了農(nóng)林業(yè)病蟲害防治的發(fā)展，以脈動燃燒器為熱源的一系列產(chǎn)品，如脈沖煙霧機(jī)、土壤蒸汽消毒機(jī)等應(yīng)運(yùn)而生。目前對應(yīng)用于病蟲害防治機(jī)具的脈動燃燒器的理論研究仍具有局限性，對脈動燃燒機(jī)理的研究鮮少。研究者們對脈動燃燒器的聲學(xué)條件、加熱條件以及工作特性等進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開發(fā)了較多款防治效率高且綠色環(huán)保的病蟲害防治機(jī)具?；诿}動燃燒器的病蟲害防治裝備的研制對發(fā)展科學(xué)植保、綠色植保、保障生態(tài)可持續(xù)具有重要意義。

脈動燃燒器主要有Helmholtz型、Schimidit型和Rijke型三種不同類型［1］，本文將針對目前應(yīng)用最廣的Helmholtz型脈動燃燒器（除特殊說明外，以下將Helmholtz型脈動燃燒器簡稱為脈動燃燒器）的研究現(xiàn)狀以及其在病蟲害防治中的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述與分析。

1 脈動燃燒器工作原理

1945年瑞利準(zhǔn)則中提出各種類型的脈動燃燒器的燃燒放熱過程和氣體壓力脈動之間都存在某種反饋關(guān)系，只有在一定條件下才能自發(fā)地激勵起脈動。

Helmholtz型脈動燃燒器結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由燃燒室、相當(dāng)長度的尾管組成，由單向閥門控制燃料和空氣進(jìn)入量的燃料和空氣入口，用于燃料及空氣預(yù)先混合的混合室，用于啟動時點(diǎn)火的火花塞，并安裝于混合室上。

Helmholtz型脈動燃燒器的工作原理如圖2所示，初始時刻，燃料與空氣進(jìn)入混合室被火花塞點(diǎn)燃產(chǎn)生火焰（過程a），火焰快速蔓延至燃燒室（過程b），燃燒室內(nèi)壓力上升。當(dāng)燃燒室壓力大于燃料供給壓力或大氣壓時，燃料和空氣閥門均關(guān)閉，切斷了燃料和空氣進(jìn)入燃燒室，燃燒產(chǎn)物不斷增加膨脹，且只能從尾管向外排出（過程c）。經(jīng)排氣燃燒室內(nèi)壓力不斷下降，直到降至低于燃料進(jìn)口閥前壓力時，進(jìn)口閥再次開啟，新鮮空氣與燃料吸入燃燒室（過程d），隨著燃燒室內(nèi)壓力不斷下降，噴管內(nèi)氣流由排放轉(zhuǎn)化為向吸入（過程e），壓縮混合燃?xì)庠俅伪簧弦谎h(huán)的余火點(diǎn)燃（回到過程b），形成不斷循環(huán)的自激自吸周期性燃燒過程。因燃料與空氣閥門完全依靠燃燒室內(nèi)氣流的周期性波動實(shí)現(xiàn)自動開啟，使燃燒室與尾管內(nèi)的氣流實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)燃料（空氣）—燃燒—排放的自動振蕩循環(huán)過程。

脈動燃燒器要能實(shí)現(xiàn)脈動燃燒，必須使聲學(xué)條件與加熱條件產(chǎn)生耦合作用，才能使脈動燃燒器內(nèi)部氣流發(fā)生振蕩脈動工作。聲學(xué)條件是指由一定尺寸參數(shù)的燃燒室（燃燒室體積V）和噴管（噴管長度L和內(nèi)徑d）所構(gòu)成，加熱條件是指由一定量的燃料（q1）與空氣（q2）混合形成的可燃混合氣。因脈動燃燒的許多工作機(jī)理至今還不清楚，一定的聲學(xué)結(jié)構(gòu)有一定的聲學(xué)諧振頻率，但并不一定能與加熱條件相匹配，甚至與任何加熱條件均無法形成有效的耦合作用，即無法形成脈動燃燒振蕩關(guān)系。因此，只有某些特定結(jié)構(gòu)尺寸的聲學(xué)條件與某一范圍內(nèi)的加熱條件才能匹配，產(chǎn)生耦合效應(yīng)，即脈動燃燒器內(nèi)部的氣流以一定的耦合振蕩頻率f脈動燃燒工作。如果耦合關(guān)系存在時，不僅改變聲學(xué)條件中的尺寸參數(shù)V、L、d會改變振蕩頻率f，同時在聲學(xué)條件不變時，改變加熱條件中的q1和/或q2，也會改變耦合關(guān)系，即改變振蕩頻率f，形成新的脈動振蕩系統(tǒng)，如圖3所示。

2 脈動燃燒器研究進(jìn)展

2.1 脈動燃燒器理論研究

計(jì)算機(jī)技術(shù)在脈動燃燒的理論研究中起著舉足輕重的作用。許多研究者應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來研究模擬熱聲脈動現(xiàn)象。早期對脈動燃燒器的數(shù)值模擬是從零維、一維模型開始研究的，AKT、BDB、RMS［2］模型是其中早期最具代表性的數(shù)值模型。AKT模型是一個零維數(shù)學(xué)模型，原始AKT模型用于預(yù)測不同的參數(shù)變化和壓力振蕩的關(guān)系［3， 4］。Barr等開發(fā)的BDB模型對脈動燃燒器的研究也有著重要貢獻(xiàn)，BDB模型是一維數(shù)學(xué)模型，其與AKT模型都研究燃燒器幾何形狀和物理參數(shù)對脈動燃燒的影響，但只有BDB模型能夠?yàn)槊}動燃燒器找到可選的工作頻率［58］。RMS［9］和AKT與BDB數(shù)學(xué)模型的不同在于，RMS模型主要集中研究供油、供氣閥門對脈動燃燒器影響的理論研究。以上三種為較基礎(chǔ)的數(shù)值模型，在此基礎(chǔ)上許多學(xué)者對其進(jìn)行了改進(jìn)以解決現(xiàn)有模型的不足。除此之外，Bloom等［10］通過構(gòu)建脈動燃燒集總參數(shù)模型并結(jié)合AKT模型方程，研究各種物理和幾何參數(shù)的變化，所引起的擾動擴(kuò)展的數(shù)值，產(chǎn)生了關(guān)于脈動燃燒器工作特性的重要信息，同時發(fā)現(xiàn)尾管的摩擦在實(shí)際中無法被觀測到但是對工作特性存在較大的影響關(guān)系。Kilicarslan［11］開發(fā)了Helmholtz型脈動燃燒器的數(shù)學(xué)模型，通過改變尾管長度和直徑，燃燒器容積和氣體供應(yīng)壓力來理論的研究脈動燃燒器的工作頻率。許林云等［12］用傳遞矩陣建模方法構(gòu)建脈動燃燒發(fā)動機(jī)燃燒室噴管—工作頻率的聲學(xué)諧振計(jì)算公式。Neumeier等［13］對機(jī)械閥控的Helmholtz型脈沖燃燒室的極限循環(huán)特性進(jìn)行了理論研究，建立了新的脈動燃燒器模型，預(yù)測驅(qū)動燃燒室近共振振蕩所需的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃燒過程所提供的能量。Tsujimoto等［14］采用特性分析方法對一種Helmholtz型脈沖燃燒器進(jìn)行了數(shù)值分析。研究發(fā)現(xiàn)恒定燃燒延遲時間模型可以模擬燃燒器系統(tǒng)的大部分重要特性，為了完全達(dá)到解耦效果，解耦室的體積至少要比燃燒室的體積大10倍。隨著計(jì)算流體力學(xué)的不斷興起與發(fā)展，將CFD應(yīng)用至脈動燃燒器的研究也不斷成熟，CFD能夠構(gòu)建許多復(fù)雜模型進(jìn)行模擬研究［1520］，進(jìn)一步推進(jìn)脈動燃燒的研究與發(fā)展。

總體來看，雖然脈動燃燒的理論研究從20世紀(jì)就拉開序幕，但由于脈動燃燒是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及多學(xué)科交叉，理論模型仍不是十分成熟，對脈動燃燒機(jī)理的解釋研究也有待深入。未來CFD商業(yè)軟件應(yīng)用于研究脈動燃燒技術(shù)仍會是主流趨勢，CFD的應(yīng)用能夠耦合脈動燃燒的各影響因素，縮短研究周期。

2.2 脈動燃燒器試驗(yàn)研究

燃燒室、噴管以及單向閥的設(shè)計(jì)參數(shù)為脈動燃燒器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響脈動燃燒器工作的聲學(xué)條件。脈動燃燒器的燃油消耗率屬于脈動燃燒器的加熱條件。當(dāng)聲熱較好的耦合便形成脈動振蕩，脈動燃燒器能夠成功被驅(qū)動，若不能耦合即無法脈動振蕩。許多學(xué)者對脈動燃燒器的聲學(xué)條件及加熱條件、工作特性、煙氣特性及噪聲進(jìn)行試驗(yàn)研究。周宏平等［21， 22］研究了不同聲學(xué)條件和3種不同加熱條件對Helmholtz型有閥自激式脈沖發(fā)動機(jī)工作頻率的影響，聲學(xué)條件對發(fā)動機(jī)工作頻率的影響較小，加熱條件的改變能顯著改變發(fā)動機(jī)的工作頻率。徐艷英等［2327］研究了彎尾管Helmholtz型無閥自激脈動燃燒器的傳熱特性與壓力特性。余兵等［28］通過對不同油門開度下的燃燒室內(nèi)氣流壓力、溫度以及燃油消耗率等工作特性進(jìn)行研究，得到了油耗與油門開度、溫度與頻率和油門及溫度與壓力脈動幅值的關(guān)系。陳輝等［29］通過對不同化油器膜片厚度下脈動燃燒器的壓力特性進(jìn)行分析試驗(yàn)以研究脈動燃燒器的工作性能發(fā)現(xiàn)化油器膜片厚度為0.2～0.3mm時燃燒范圍大，燃燒最穩(wěn)定。杜志平等［30］分析了Helmholtz型脈沖噴氣發(fā)動機(jī)的噪聲源，設(shè)計(jì)了消音器控制脈沖發(fā)動機(jī)的噪聲。許林云等［31］對Helmholtz型脈沖發(fā)動機(jī)的聲學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立與之對應(yīng)的聲學(xué)模型。

綜上，脈動燃燒器的試驗(yàn)研究以較為全面，能夠得到工作特性較佳的脈動燃燒器結(jié)構(gòu)參數(shù)與加熱條件。但試驗(yàn)研究比較基礎(chǔ)，多數(shù)試驗(yàn)啟動方式仍為手動啟動。脈動燃燒器的試驗(yàn)研究為基于脈動燃燒器的病蟲害防治機(jī)具的設(shè)計(jì)與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3 脈動燃燒器在病蟲害防治中的應(yīng)用研究

3.1 土壤蒸汽消毒機(jī)

脈動燃燒器具有結(jié)構(gòu)簡單、燃燒強(qiáng)度大、產(chǎn)熱系數(shù)高及尾氣排放量小等特點(diǎn)，如果將其作為熱動力源構(gòu)成蒸汽發(fā)生裝置應(yīng)用于土壤蒸汽消毒，能有效解決設(shè)施園藝病蟲害、環(huán)境污染與食品安全等問題。

設(shè)施園藝在我國迅速發(fā)展，設(shè)施栽培連作連茬頻繁的土地利用方式具有作物高收益性，但連作連茬加上設(shè)施內(nèi)高溫高濕的環(huán)境條件，導(dǎo)致土壤中產(chǎn)生各類病原菌與多種害蟲。目前，化學(xué)防治是土壤病蟲害防治快速高效的主要防治方法。但設(shè)施作物主要以蔬菜瓜果為主，傳統(tǒng)化學(xué)防治方法不僅對土壤環(huán)境有污染，更易產(chǎn)生較多農(nóng)殘問題影響食品安全以致對人體健康造成危害。如果采用蒸汽消毒這種物理消毒方法，則最為實(shí)用、安全、可靠。因設(shè)施園藝內(nèi)部空間小，地塊分散，如果能設(shè)計(jì)一種小型移動式土壤蒸汽消毒機(jī)，具有體積小、移動方便、就地消毒等特點(diǎn)，則較適合于設(shè)施園藝的土壤消毒。

潘四普等［32］設(shè)計(jì)了一款基于脈動燃燒器的土壤蒸汽消毒機(jī)，其基本原理如圖4所示，將脈動燃燒器完全浸沒在水筒體中，脈動燃燒器產(chǎn)生的熱能傳遞給水，使水沸騰產(chǎn)生熱蒸汽，熱蒸汽通過蒸汽輸送裝置輸送至土壤中進(jìn)行消毒作業(yè)。Helmholtz型脈動燃燒器與傳統(tǒng)燃燒器相比燃燒強(qiáng)度大、熱效率高（總的熱效率可達(dá)95%或更高），由脈動燃燒器產(chǎn)生的振蕩氣流為紊態(tài)脈動氣流，其脈動氣流的傳熱系數(shù)是非脈動氣流傳熱系數(shù)的2.5～3.2倍。蔣雪松等在脈沖式土壤蒸汽消毒機(jī)總體機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)對蒸汽輸送裝置的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并利用Fluent對土壤傳熱模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過分析針頭附近溫度云圖驗(yàn)證了蒸汽輸送裝置結(jié)構(gòu)合理性。

3.2 脈沖煙霧、水霧機(jī)

20世紀(jì)50年代美國的一些公司主要生產(chǎn)脈沖式煙霧、水霧機(jī)，已形成一個較完整體系，如Dyna FOG系列。德國的脈沖式煙霧、水霧機(jī)的研發(fā)使用也比較早，如TF-35型熱煙霧機(jī)等，Swing FOG系列煙霧機(jī)，Pulse FOG系列煙霧機(jī)［33］。絕大多數(shù)產(chǎn)品均銷往衛(wèi)生防疫部門。

我國從20世紀(jì)50年代末開始研究煙霧、水霧機(jī)技術(shù)，上海農(nóng)業(yè)藥械廠是國內(nèi)最早研制脈沖式煙霧、水霧機(jī)的單位。20世紀(jì)70年代浙江省林業(yè)科學(xué)研究院為林業(yè)防治松毛蟲也研制了3Y-10型煙霧機(jī)，后又于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所參照西德K2G、K10G型煙霧機(jī)研制了3Y-35型手提式煙霧機(jī)和3YD-8型背負(fù)式煙霧機(jī)。侯秀梅等研制了一種新型脈沖煙霧、水霧機(jī)能將油溶劑完全煙化以及將水基型藥液完全霧化。此類產(chǎn)品大都應(yīng)用于農(nóng)業(yè)低矮作物的病蟲害防治。

經(jīng)濟(jì)林一直以來都深受病蟲害困擾，經(jīng)濟(jì)林主要有高大林木與果木，故應(yīng)用于林業(yè)病蟲害防治的脈沖煙霧機(jī)需要有較好的彌漫性與較遠(yuǎn)的噴射距離。20世紀(jì)90年代，南京林業(yè)大學(xué)基于對脈沖噴氣式發(fā)動機(jī)的理論和性能進(jìn)行深入研究，研制出新型6HY-25型系列脈沖煙霧機(jī)，該煙霧機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、啟動容易、操作簡單、熱效率高、可靠性高等顯著優(yōu)點(diǎn)，適合高大林木林業(yè)行業(yè)應(yīng)用。

結(jié)合了脈動燃燒技術(shù)與煙霧水霧載藥技術(shù)的病蟲害防治產(chǎn)品—脈沖煙霧、水霧機(jī)可靠、防治效率高，在病蟲害防治中有顯著效果。

脈沖煙霧、水霧機(jī)的工作原理如下：脈沖煙霧水霧機(jī)按下工作按鈕，脈動燃燒發(fā)動機(jī)開始工作，氣體經(jīng)三通閥進(jìn)入化油器和油箱，進(jìn)入油箱的氣體將油箱中的油壓入化油器形成可燃混合氣流，可燃混合氣流經(jīng)火花塞點(diǎn)火后燃燒并快速擴(kuò)展到燃燒室，壓力增大，關(guān)閉進(jìn)氣單向膜片，氣流經(jīng)尾管噴出，燃燒室壓力逐漸降低，低于外界大氣壓，進(jìn)氣單向膜片打開并且尾管由排氣變?yōu)檫M(jìn)氣，燃燒室內(nèi)自吸進(jìn)入的可燃混合氣體進(jìn)一步被壓縮，被燃燒室內(nèi)余溫點(diǎn)燃，形成一種進(jìn)氣—燃?xì)狻艢獾闹芷谛匀紵?。脈動燃燒器工作過程中，當(dāng)燃燒室內(nèi)壓力大于大氣壓時，引壓管將高壓引入藥箱，打開藥開關(guān)，藥液受壓從藥噴嘴流向尾管，脈動燃燒器工作排出的高溫高速尾氣將流入尾管的藥液裂化、破碎并蒸發(fā)為霧滴。脈沖煙霧機(jī)工作原理如圖5所示。此種Helmholtz型脈動燃燒器能夠自激自吸供油燃燒，不再需要供油泵與供藥泵。

脈沖煙霧、水霧機(jī)噴施藥液分：油溶劑藥液、水基型藥液以及生物農(nóng)藥。

1）? 油溶劑藥液與水基型藥液。衡量以油溶劑藥液與水基型藥液為噴施液體的脈沖煙霧、水霧機(jī)的工作的重要標(biāo)準(zhǔn)是：（煙霧、水霧）霧滴粒徑、彌漫特性以及升騰特性。脈沖煙霧、水霧機(jī)利用脈動燃燒產(chǎn)生的尾氣的熱能和動能，使藥液受熱迅速裂解揮發(fā)，煙化、霧化成細(xì)小霧滴從噴管噴出，隨自然氣流飄移滲透到施藥對象上。具有防止效率高、用藥省等顯著特點(diǎn)，在林業(yè)上應(yīng)用廣泛。霧滴粒徑是衡量霧化效果的一個重要指標(biāo)，越小粒徑的霧滴越能更好地懸浮、擴(kuò)散，彌漫到防治空間，深入到一般噴霧的霧滴或噴粉的粉粒所不能到達(dá)的地方。脈沖式煙霧、水霧機(jī)工作產(chǎn)生的高溫高速尾氣使藥液煙化、霧化產(chǎn)生的霧滴粒徑大都小于50 μm，能夠很好地彌漫擴(kuò)散，防治效率一般可達(dá)到同類常規(guī)噴霧或噴粉設(shè)備的10倍以上［33］。

2）? 生物農(nóng)藥。衡量以生物農(nóng)藥為噴施液體的脈沖煙霧、水霧機(jī)工作的重要標(biāo)準(zhǔn)是：生物農(nóng)藥的生物活性。許林云等［34］配制了甘油與水體積比55∶45、65∶35、75∶25三種蘇云金芽孢桿菌熱霧劑制劑，研究儲存溫度與時間對生物藥劑的活性影響發(fā)現(xiàn)，存儲時間和溫度對制劑生物活性均會產(chǎn)生影響，存儲時間越長，蘇云金芽孢桿菌活菌數(shù)越少，溫度的影響更大，在50 ℃存儲條件下，活菌數(shù)在1～7天內(nèi)出現(xiàn)了65.4%的顯著下降。3種制劑中65∶35制劑活性穩(wěn)定性較好。柴油熱霧劑經(jīng)過脈沖煙霧機(jī)熱力霧化后的出口煙霧溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3種蘇云金芽孢桿菌制劑，說明柴油不能直接作為蘇云金芽孢桿菌熱霧劑的油溶劑。3種蘇云金芽孢桿菌制劑在經(jīng)過煙霧機(jī)高溫?zé)崃F化后生物活性下降并不明顯。說明油水混合型作為生物農(nóng)藥熱霧劑的溶劑是可行的。李璐［35］對白僵菌油煙劑與煙霧載藥技術(shù)進(jìn)行研究，將劑型與施藥方式結(jié)合，主要測定了常規(guī)噴霧及煙霧霧化（如瞬時高溫）對菌體活力的影響。發(fā)現(xiàn)：制劑A1呈煙后制劑活力降幅稍大為1.7%，A2和A3兩種制劑活性略有降低，但并不顯著，降幅分別為1.4%和1.3%，可見煙霧劑呈煙后孢子仍然保持高活力，進(jìn)一步說明甘油作為白僵菌油煙劑溶劑的可行性和可操作性。

常見的脈沖煙霧、水霧機(jī)主要是手持式和背負(fù)式。這兩種形式依靠人力進(jìn)行操作，施藥效率有限，并且藥液對人體有一定的傷害。未來脈沖煙霧、水霧機(jī)將向不依靠人力的機(jī)具發(fā)展［36］。

4 存在問題

在眾多學(xué)者的研究下，脈動燃燒器已在農(nóng)林病蟲害防治領(lǐng)域得到了較快發(fā)展。但是目前脈動燃燒器的研究側(cè)重于基礎(chǔ)應(yīng)用性研究，缺少脈動燃燒機(jī)理研究，脈動燃燒技術(shù)仍處于發(fā)展初期。脈動燃燒病蟲害防治裝備也存在一些問題與不足。

1）? 便攜式脈動燃燒病蟲害防治裝備存在人機(jī)工程學(xué)缺陷。脈動燃燒病蟲害機(jī)械主要在林間進(jìn)行作業(yè)，目前投入實(shí)踐使用的脈沖式煙霧、水霧機(jī)主要為便攜式機(jī)具。便攜式裝備載藥后重量較大，對操作人員背負(fù)壓力較大，且其工作時產(chǎn)生的水霧與煙霧易對操作人員健康產(chǎn)生一定的影響，存在人機(jī)工程學(xué)缺陷。

2）? 土壤蒸汽消毒機(jī)熱動力源耦合關(guān)系不明確。土壤蒸汽消毒機(jī)采用多脈動燃燒器為熱動力源，熱效率較高。但多脈動燃燒器間耦合關(guān)系不明確，易造成熄火。

3）? 脈動燃燒機(jī)理研究仍不夠深入。脈動燃燒技術(shù)是多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及許多領(lǐng)域的理論知識。目前脈動燃燒技術(shù)主要以試驗(yàn)研究為主，對脈動燃燒技術(shù)的機(jī)理性研究仍較基礎(chǔ)不夠深入。脈動燃燒器的開發(fā)仍以試驗(yàn)為主，未形成可靠的經(jīng)驗(yàn)公式。

4）? 脈動燃燒器結(jié)構(gòu)簡單，病蟲害防治裝備智能化程度低。投入病蟲害防治裝備生產(chǎn)使用的脈動燃燒器，結(jié)構(gòu)較簡單且多手動泵氣啟動。進(jìn)氣量對于脈動燃燒器的啟動與工作有很大影響。手動泵氣進(jìn)氣量不夠精準(zhǔn)，易降低啟動效率。隨著電子電氣技術(shù)的發(fā)展，定量遠(yuǎn)程控制等將使脈動燃燒病蟲害防治裝備向著智能化的方向發(fā)展。

5 發(fā)展對策

針對上述脈動燃燒病蟲害防治裝備發(fā)展中存在的問題，結(jié)合現(xiàn)狀對未來脈動燃燒病蟲害防治機(jī)械提出以下可行性對策及建議。

1） 脈動燃燒器結(jié)構(gòu)與裝備機(jī)型創(chuàng)新性突破?，F(xiàn)有脈動燃燒器多為傳統(tǒng)的單燃燒室單尾管結(jié)構(gòu)形式，可在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新研制傳熱效率更高的多脈動燃燒器并聯(lián)結(jié)構(gòu)或單燃燒室多尾管結(jié)構(gòu)。目前研發(fā)的脈動燃燒病蟲害防治裝備以便攜式裝備為主，未來將向中大型、車載式發(fā)展。開發(fā)大型車載式煙霧水霧機(jī)可以克服林地陡峭背負(fù)施藥重量大、對操作人員壓力較大的問題。大型車載式脈沖煙霧、水霧機(jī)防治速率有顯著提高，能夠高效防治大面積林地。

2）? 脈動燃燒病蟲害防治裝備智能化。脈動燃燒器目前的試驗(yàn)研究中仍以手動啟動為主，在后續(xù)研究中可以研究遠(yuǎn)程控制啟動系統(tǒng)及進(jìn)氣流量精準(zhǔn)控制的智能化裝置。中大型、車載式裝備無人化作業(yè)也將成為智能化發(fā)展趨勢，可避免病蟲害防治作業(yè)中脈沖煙霧、水霧機(jī)所噴施的藥液直接與人接觸對人體的傷害。

3）? 現(xiàn)代化技術(shù)的運(yùn)用。復(fù)雜的脈動燃燒技術(shù)研究過程中將理論與基礎(chǔ)應(yīng)用性研究并進(jìn)，采用更先進(jìn)的技術(shù)探究脈動燃燒的機(jī)理。應(yīng)用CFD發(fā)展耦合燃燒、聲學(xué)以及傳熱等多因素的數(shù)值模擬，探究脈動燃燒深層機(jī)理，縮短研究周期，為提高脈動燃燒穩(wěn)定性提供理論依據(jù)。高速攝影技術(shù)的運(yùn)用也將推動脈動燃燒器工作過程燃燒機(jī)理的研究與闡釋。

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基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備與技術(shù)示范推廣項(xiàng)目（NJ2020—19）

第一作者：許林云，女，1965年生，江蘇南京人，博士，教授，博導(dǎo)；研究方向?yàn)橹脖C(jī)械裝備與技術(shù)。E-mail： lyxu@njfu.edu.cn