采摘无人机风场的数值模拟与试验分析

周峥琦1周浩波1麦煜炬1巫凯旋1施琳琳1李君1,2,3

1.华南农业大学工程学院2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室3.农业装备技术全国重点实验室

摘要：采摘无人机进行采摘作业时，其稳定性受果实重量产生的突变载荷以及果树冠层的风场回流等因素影响而降低。无人机风场变化是其稳定性变化的直接原因。为提高采摘无人机采摘过程的稳定性，需对采摘无人机的采摘瞬态风场变化进行研究。基于LBM—LES仿真方法对无人机风场进行仿真，并搭建试验平台对结果进行验证。仿真试验结果表明：采摘无人机在悬停时下洗气流稳定，升力相对稳定；采摘无人机在不断靠近果树的过程中，飞行效能变差；在采摘距离为0.4～0.6 m时，采摘无人机所受果树冠层风场影响较小；采摘过程中，采摘无人机前方旋翼气流会先发生变化，影响后旋翼气流发生形变，继而造成稳定性降低。仿真结果跟测试试验结果最大误差为9.7%,在试验误差允许范围内，其结果可以为采摘无人机的控制以及气动性能优化提供参考依据。