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木塑复合材料增材制造是一种新兴的木质材料成型技术，具有成型速度快、材料利用率高、绿色环保等特点。目前木塑复合材料增材制造方式主要包括熔融沉积(fused deposition modelling, FDM)技术[1]、选择性激光烧结(selective laser sintering, SLS)技术[2]和三维打印与胶黏(three dimensional printing and gluing, 3DP)技术[3]。木塑复合材料3DP主要是针对木质纤维物理力学特性，利用微滴喷射与紫外光固化技术，实现木塑粉末材料常温下的高精度成型[4]。成型过程结合了紫外线固化黏结剂(UV胶)常温成型特性和微滴喷射技术高精度、高通量和高驱动频率等特点，解决了传统3D打印中木质纤维不耐高温的问题，为木质材料的3D打印提供新方案。
在3DP工艺中，液滴质量和液滴速度等液滴参数是打印过程的重要变量[5−8]，对3DP成型质量具有重要影响。木塑复合材料3DP中液滴参数受到喷射阀结构和液滴成形过程的影响，存在喷胶量偏大、高速打印液滴冲击导致粉层飞溅等问题，不能完全适应木塑复合材料3DP的成型需求。为实现对阀体结构参数和工艺参数的优化，提高打印过程的精度和稳定性。预试验测定了UV胶黏度、撞针工作速度等关键参数，基于喷射阀结构、撞针位移特性构和UV胶参数，建立了微滴喷射过程的流体体积函数(volume of fluid, VOF)仿真模型，并验证了模型的准确性。基于有限元模拟仿真和试验设计(design of experiment, DOE)方法[9]，通过单因素试验阐释喷射参数对液滴参数的影响过程，得到了合理的仿真参数范围，正交试验得到了最优微滴喷射因素组合，为木塑复合材料3DP微滴喷射过程的研究提供理论模型和数据支持。
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采用的木塑复合材料3DP设备为自主设计研发，3DP设备系统主要由铺粉系统、微滴喷射系统、控制系统等部分组成。喷射阀作为喷射系统的重要部件，其工作原理如图1所示。撞针在工作中处于常开状态，用于控制阀体的开闭，其工作过程可分为开阀、下降、关阀和上升等4个阶段，在微滴喷射过程中，下降阶段撞针的动能和关阀阶段的压差是液滴质量产生的主要因素[10]。本研究重点对撞针下降阶段和关阀阶段进行仿真分析。
图 1 撞针工作原理示意图
Figure 1. Schematic diagram of the working principle of the striker
UV胶(A332，奥斯邦)；科研级旋转流变仪(Kinexus Ultra+，耐驰)；激光位移传感器(LK-G5001，基恩士)；高速相机(FASTCAM NovaS16，活图隆)。
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采用旋转流变仪对UV胶进行恒定温度的流变特性测试。UV胶的流变特性曲线如图2所示。UV胶黏度受剪切速率影响明显。打印过程中喷嘴处UV胶的剪切速率高于100 s−1，需要考虑黏度变化对微滴喷射过程的影响[11]。采用激光位移传感器对针阀内撞针位移进行测定，测得撞针稳定振幅为0.185 mm，最大振幅为0.230 mm，撞针位移和时间呈线性关系，因为震荡时间较短，仿真过程中通常将撞针下降速度视为匀速[12]，其速度为0.1~0.9 m·s−1。
图 2 UV胶流变特性曲线图
Figure 2. Rheological characteristic curve of UV adhesive
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根据预试验结果和实际工况，喷射过程中工艺参数如下：UV胶的密度为1 050 kg·m−3，UV胶黏度为0.094γ−0.945 Pa·s (γ指剪切速率)，撞针的下降速度为0.1~0.9 m·s−1，供胶压力为0.1~0.5 MPa。流体在流道内中流动状态可以分为层流和紊流，通常用雷诺数(Re)来表征流体流动情况[13]。取喷嘴处液体的最大流速为0.9 m·s−1，计算喷嘴处的Re远小于2 100，判定UV胶喷射过程流动状态为层流。根据已知公式推知，在微滴喷射过程中，供胶压力、撞针速度、UV胶黏度、喷嘴直径等喷射参数对微滴喷射过程有重要影响[14]。
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建立包含阀体结构参数和工艺参数的简化喷射阀二维模型如图3所示。其中撞针球头半径(R)为1.00 mm，撞针直径(D)为0.1 mm，喷嘴长度(l)为1.4 mm，腔体高度(h)为5 mm，喷嘴直径(d)0.10~0.30 mm，撞针行程(s)取最大振幅为0.23 mm，阀座锥角(θ)为90°~130°，阀座间隙($ {{\delta}} $)为0.25~0.45 mm，空气域的面积为3 mm×10 mm。将撞针球面壁面设置为动网格，采用UDF中宏函数Define CG_motion控制撞针沿y轴方向匀速下降。为验证阀体结构参数和工艺参数对微滴喷射过程的影响，分别在喷嘴入口和出口处设置压力、流量和速度监测点，设置每一仿真步数为1 μs，输出一次点位的仿真数据。并二维(Q2D)与三维(Q3D)质量流率的计算公式：Q3D =1/2πR Q2D ，以积分换算的方式获得三维液滴的仿真质量参数。
图 3 喷射阀二维模型示意图
Figure 3. Schematic diagram of two-dimensional model of needle-type jet valve
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模拟属于瞬态模拟，需要进行网格无关性试验，研究网格数量与仿真结果的相关性[15]。取计算时间6 ms处主液滴最大速度验证。当网格密度为0.04、0.08、0.16 mm时液滴速度分别为1.130、1.120和1.122 m·s−1，速度变化范围在2%以内，达到了仿真的要求。为了兼顾仿真效率和准确度，取面网格密度为0.08 mm组进行后续仿真分析。
采用木塑复合材料3DP设备作为液滴发生装置，以A332UV胶作为分散剂，由空压机提供压力，经输气管与胶筒连通，利用高速相机进行图像采集，设置采集频率为5 kHz。高速相机获取液滴的速度范围为0.616~1.080 m·s−1，仿真过程中液滴的速度变化范围为0.730 ~1.120 m·s−1。此外运动初期仿真液滴速度高于液滴实际速度。这主要由撞针运动过程的震荡被仿真简化为匀速运动引起。仿真过程误差小于20%，达到仿真的要求。
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以撞针速度、供胶压力、喷嘴直径、阀座锥角和腔体间隙等喷射参数为自变量，选取出口速度、出口压力和质量流率为过程参数，以液滴质量和主液滴速度等液滴参数为评价指标，研究自变量对微滴喷射成形过程的影响。
以单因素试验(表1)结果为基础，选取撞针速度、供胶压力、喷嘴直径3组参数为试验因素设计3因子3水平试验绘制L9(43)正交试验表(表2)。A、B、C分别指代喷嘴直径、撞针速度、供胶压力共3个变量，下标1、2、3分别指代低、中、高共3个参数水平。
表 1 单因素试验各水平取值
Table 1. Values for each level of single factor experiment
水平 撞针速度/
(m·s−1)驱动气压/
MPa喷嘴直径/
mm阀座锥角/
(º)阀体间隙/
mm1 0.1 0.1 0.10 90 0.25 2 0.3 0.2 0.15 100 0.30 3 0.5 0.3 0.20 110 0.35 4 0.7 0.4 0.25 120 0.40 5 0.9 0.5 0.30 130 0.45 中间组 0.5 0.2 0.20 120 0.35 表 2 正交试验因素表
Table 2. Orthogonal experiment table
组合
编号喷嘴直径
(A)/mm撞针速度
(B)/(m·s−1)供胶压力
(C)/MPa液滴质量/
μg液滴速度/
(m·s−1)A1B1C1 0.10 0.3 0.1 1.162 2 0.90 A1B2C2 0.10 0.6 0.2 1.162 1 2.20 A1B3C3 0.10 0.9 0.3 1.166 8 3.60 A2B1C2 0.15 0.3 0.2 9.450 7 3.62 A2B2C3 0.15 0.6 0.3 7.299 5 3.38 A2B3C1 0.15 0.9 0.1 2.945 2 2.07 A3B1C3 0.20 0.3 0.3 21.563 4 5.84 A3B2C1 0.20 0.6 0.1 10.426 9 1.68 A3B3C2 0.20 0.9 0.2 12.048 1 3.95 -
根据UDF函数设定，当撞针速度为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 m·s−1时撞针达到最大行程时间(即撞针与阀座撞击时间点)分别为2.296、0.765、0.458、0.327、0.254 ms。根据仿真试验，因阀座间隙液滴参数的影响较小，故未列出其对液滴参数的影响曲线。
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由图4可知：液滴质量的变化率和终值均与喷嘴直径呈正相关。在喷嘴直径小于0.20 mm时，UV胶以液滴形式生成，喷嘴直径与液滴速度呈负相关，当喷嘴直径大于0.20 mm时，UV胶以液柱的形式喷射，出口速度和出口压力的峰值提前。随着喷嘴半径的升高，主液滴断裂时间延后，破碎液滴产生更高的相对初速度，因导致液滴速度呈先升高后降低的变化趋势。
图 4 不同喷嘴直径下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 4. Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure variation diagrams under different nozzle diameters
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图5显示：出口速度和出口压力的峰值大小与液滴阀座锥角呈正相关。UV胶速度和压力在撞针与阀座接触时产生剧烈变化。在下降阶段，阀座锥角对微滴喷射过程影响较小，随着撞针接近阀座，液滴质量急剧变化，且数值大小呈与阀座锥角呈负相关。较小的阀座锥角具有更大的纵向速度分量，可以在撞击过程产生更大的液滴驱动力，从而获得更高的液滴质量和速度。
图 5 不同阀座锥角下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 5. Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure variation diagrams under different valve seat cone angles
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图6显示：速度和压力的峰值与撞针速度呈正相关。液滴质量与撞针速度呈负相关，主液滴速度与撞针速度呈正相关。撞针速度与UV胶流体剪切速率呈正相关，根据UV胶流变特性，UV胶流体黏度大幅减小，导致出口速度极值和质量流率随撞针速度升高。随着剪切速率升高，黏度变化范围减小，液滴出口速度和质量流率随撞针速度增高变化不再显著，且由于撞针运动时间的差异(T0.1=9T0.9)，在撞针速度较低时，时间成为影响液滴质量的主要因素，在撞针速度为0.1 m·s−1时，得到较大的液滴质量。
图 6 不同撞针速度下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 6. Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure change line chart under different impact needle velocities
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图7A显示：供胶压力与液滴质量呈正相关，主液滴速度则随着供胶压力升高呈现先降低后升高的趋势。由图7B和C可得，供胶压力的主要作用阶段为下降阶段。随着供胶压力增高，下降阶段自喷嘴流出的液滴质量增加。关阀阶段，撞针惯性力成为液滴断裂和喷射的主要驱动力。当供胶压力较高时，在喷嘴处形成的液滴体积增加，相较于低供胶气压组，液滴断裂时间延后，导致主液滴速度产生非规律性变化。
图 7 不同供胶压力下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 7. Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure change line chart under different glue supply pressure
由图8可得：阀体锥角较小时，液滴下落过程会产生破碎，不适合UV胶材料的微滴喷射。较小的撞针速度无法驱动UV胶液柱断裂形成稳定液滴，随着撞针速度增加，UV胶黏度减小，流动性增强，因此获得较高的液滴速度。当供胶压力和喷嘴直径过高时，过量液滴在关阀阶段前自喷嘴出口流出，使液滴获得较大的成形体积。根据单因素结论和仿真相图分析，能够实现单液滴喷射的参数范围为：撞针速度0.3~0.9 m·s−1，喷嘴直径0.10~0.20 mm，供胶压力0.1~0.3 MPa，阀座锥角120°~130°。因阀座锥角加工困难，且在范围内液滴质量和主液滴速度变化极小，以最小液滴质量为原则，确定阀座锥角为130°。选取撞针速度、喷嘴直径和供胶压力作为自变量进行正交试验。
图 8 不同喷射参数的液滴相图
Figure 8. Droplet phase diagram of different injection parameters
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如表3所示：以液滴质量为评测标准，3因素的排序为A＞B＞C；以主液滴速度为评价标准，3因素的排序为C＞A＞B。液滴质量的最优标准为A1B3C1，液滴速度的最优标准为A1B2C1。考虑在微滴喷射过程中，液滴质量为主要结果参数，因此按照一定的系数比对极差结果进行折算，得到液滴的最优参数组为A1B3C1。即撞针直径为0.10 mm，撞针速度为0.9 m·s−1，供胶压力为0.1 MPa。
表 3 正交试验极差表
Table 3. Orthogonal experiment range table
项目 液滴质量 项目 主液滴速度 A B C A B C K1 1.164 10.725 4.845 K1 2.233 3.420 1.550 K2 6.565 6.296 7.554 K2 3.023 2.420 3.257 K3 14.679 5.387 10.010 K3 3.790 3.207 4.240 R 13.516 5.339 5.165 R 1.557 1.000 2.690 -
如表4所示：建立了喷射参数关于液滴质量和液滴速度的一次线性回归模型，液滴速度=3.016−0.782A1+0.008A2+0.774A3+0.404B1−0.596B2+0.190B3−1.466C1+0.241C2+1.224C3。液滴质量=7.469−6.306A1+0.904A2+7.210A3+3.256B1−1.173B2−2.083B3−2.625C1+0.084C2+2.540C3。对于液滴质量，各喷头参数的F由大到小分别为A、B、C，可以验证极差的结论，且喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素(P＜0.05)。撞针速度和供胶压力对微滴喷射参数影响较小。对于液滴速度，各喷头参数的F由大到小分别为C、A、B，供胶压力是影响液滴速度的显著因素(P＜0.05)。因此在能完成喷射的前提下，减少喷嘴直径和供胶压力，可以得到更小的液滴质量和速度。
表 4 正交试验方差表
Table 4. Orthogonal experiment variance table
方差来源 液滴质量 液滴速度 df SS MS F P df SS MS F P A 2 277.694 138.847 51.72 0.019 2 3.6351 1.8175 6.75 0.129 B 2 48.948 24.474 9.12 0.099 2 1.6644 0.8322 3.09 0.245 C 2 40.050 20.025 7.46 0.118 2 11.1158 5.5579 20.63 0.046 误差 2 5.369 2.685 2 0.5388 0.2694 合计 8 372.061 8 16.954 0 R2=98.56% $ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2}=98.56\% $ R2=96.82% $ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2}=87.29\% $ 说明：df. 自由度；SS. 离差平方和；MS. 均方值。 根据以上分析，获得最优的喷射参数：喷嘴直径为0.10 mm，撞针速度为0.9 m·s−1，供胶压力为0.1 MPa、阀座锥角为130°。经过仿真结果分析，得到液滴质量为0.437 μg，液滴速度为0.96 m·s−1。对比最小数据，液滴速度增加了6%，但是液滴质量缩小62%。综合速度和质量指标，可得到A1B3C1为最优参数组合。
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正交试验得到了液滴速度和液滴质量的一次回归模型，验证了喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素，供胶压力是影响液滴速度的显著因素，根据极差和方差分析，得到了最优的喷射参数：喷嘴直径为0.10 mm，撞针速度为0.9 m·s−1，供胶压力为0.1 MPa，阀座锥角为130°。
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木塑复合材料 3DP 设备利用撞针式阀体驱动UV胶喷射到塑粉床，将UV胶这种黏结剂喷射与紫外光固化成型结合后，可以大大提高设备打印成型效率。木塑复合材料3DP是一种节能环保的成型技术，在木塑复合材料增材制造方面有很大的应用前景 [4, 16]。本研究针对目前设备存在的喷射稳定度低、喷胶量不易控制等问题，研究了撞针式阀体结构和工艺参数对液滴形成过程及液滴质量的影响，阐释了喷嘴直径、阀体锥角、供胶压力和撞针速度等参数对液滴成形参数的作用机制[17]。仿真试验中选择喷嘴直径0.10 mm、撞针速度0.9 m·s−1、供胶压力0.1 MPa的打印组合，得到0.437 μg液滴质量。相较于喷嘴直径为0.15与0.20 mm试验组，液滴质量得到明显改善。在实际试验中，换用0.10 mm喷嘴直径得到的液滴质量明显降低，且需要保持一定的撞针速度和供胶压力以实现喷射。在打印过程中喷嘴直径减小将增大喷射过程的黏滞力，形成较小的喷胶量，且需要较大的惯性力和供胶压力实现喷射过程，这与仿真结论一致。仿真试验表明对液滴质量影响因素的排序为喷嘴直径＞撞针速度＞供胶压力。实际过程中对于液滴质量的影响因素分别为喷嘴直径＞供胶压力＞撞针速度。可能因为当供胶压力过大时，开阀阶段残余的液滴质量、气道的内部结构均对仿真结果产生了影响，这是仿真模型中未考虑的部分。未来优化仿真过程的结构参数和初始条件，建立包含微滴喷射连续过程的流体体积函数有限元模型，以期实现在更加复杂的工况下分析应用，获得更可靠的研究结论。
本研究得到喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素，供胶压力是影响液滴速度的显著因素。获得最优喷射参数组合：喷嘴直径为0.10 mm，撞针速度为0.9 m·s−1，供胶压力为0.1 MPa，阀座锥角为130°。本研究设计的木塑复合材料3DP微滴喷射流体体积函数模型可以实现对UV胶液滴参数的预测，实现对撞针运动过程中阀体参数对速度、体积和压力影响过程的分析，优化了木塑复合材料3DP的打印参数，为木塑复合材料3DP成型参数的研究提供数据基础。
Simulation of micro-droplet injection process and key parameters based on 3DP equipment of wood-plastic composites
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摘要:
目的 以自主研发的木塑复合材料三维打印与胶黏(3DP)微滴喷射系统为基础，开展紫外线固化黏结剂(UV胶)微滴喷射过程的研究，优化喷射系统工艺参数和阀体结构参数，为木塑复合材料3DP工艺液滴铺展渗透研究提供数据支撑。 方法 对喷射阀撞针的位移特征、UV胶的流变特性进行测定分析，确定了影响木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程的喷射参数。采用有限元法对微滴喷射过程进行仿真，分析了微滴喷射过程中UV胶在喷嘴处速度、压力和质量流率的变化特征，获得了喷射参数对微滴喷射过程的影响规律。选取撞针速度、喷嘴直径、供胶压力为自变量，以液滴成形质量和主液滴速度为评价指标，开展仿真试验求解优化参数组。 结果 单因素试验得到了撞针速度0.3~0.9 m·s−1，喷嘴直径0.10~0.20 mm，供胶压力0.1~0.3 MPa，阀座锥角120°~130°的合理喷射参数范围。正交试验得到了喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素，供胶压力是影响液滴速度的显著因素，并获得最优的喷射参数组合为喷嘴直径0.10 mm，撞针速度0.9 m·s−1，供胶压力0.1 MPa、阀座锥角130°。 结论 建立了基于木塑复合材料3DP微滴喷射过程的VOF有限元模型，完成了喷射参数对微滴喷射影响的研究，获得了最优的喷射参数组合。图8表4参17 -
关键词:
- 木塑复合材料 /
- 三维打印与胶黏(3DP) /
- 撞针式喷射阀 /
- 紫外光胶黏剂 /
- 喷射参数
Abstract:Objective Based on the self-developed wood-plastic composite material 3DP equipment micro-droplet injection system, research on the process of UV adhesive micro-droplet injection is aimed to optimize the processing parameters and the structural parameters of the micro-droplet injection system, and provide data support for the study of droplet spreading and infiltration in the 3DP process of wood plastic composite materials. Method The displacement characteristics of the needle-type jet valve and the rheological properties of the UV adhesive were analyzed to determine the injection parameters affecting the micro-droplet injection process of the wood plastic composite 3DP processing. The finite element method was used to simulate the micro-droplet injection process to analyze the influence of injection parameters and obtain the variation characteristics of droplet velocity, pressure and mass flow rate at the nozzle during the micro-droplet injection process. The needle velocity, nozzle diameter and UV adhesive supply pressure as evaluation factors, and the mass of the droplet and the main droplet velocity as evaluation indicators, simulation experiments were conducted to optimize parameter combination. Result The results of the single factor experiment indicated that needle speed 0.3 − 0.9 m·s−1, nozzle diameter 0.10 − 0.20 mm, UV adhesive supply pressure 0.1 − 0.3 MPa were reasonable printing parameters. The results of the orthogonal experiment indicated that nozzle diameter is a significant factor of droplet mass, and the UV adhesive supply pressure is a significant factor of the droplet velocity. The droplet mass and droplet velocity are optimal when the nozzle diameter is 0.10 mm, the needle speed is 0.9 m·s−1, the UV adhesive supply pressure is 0.1 MPa, and the valve seat cone angle is 130°. Conclusion The VOF finite element model of 3DP micro-droplet injection process of wood-plastic composite was established on the basis of pre-experiment and theoretical analysis. The study on the influence of injection parameters on micro-droplet injection has been completed, and the optimal combination of injection parameters has been obtained. [Ch, 8 fig. 4 tab. 17 ref.] -
香榧Torreya grandis ‘Merrillii’是榧树Torreya grandis中的优良变异经人工选育的优良品种[1]，是中国特有的珍贵经济干果树种[2]。随着人们生活水平的提高，以香榧为代表的健康休闲类坚果消费需求不断增加，市场不断扩大[3]。近年来，浙江省香榧产业发展迅速，平均每年增长面积达3 127 hm2，10余年来种植面积增长了140%[4]。但当前的香榧林地种植模式较为粗犷，在长期的栽培、繁育过程中，存在较多问题。如为了提高产量，大量施肥，施肥结构不合理，导致环境受到污染[5]；林区土壤养分受人为活动影响明显，人工成本高，香榧吸收土壤养分所需时间长[6]；通过栽培措施，香榧产量有所增多，但种实品质下降，树体的生长也受到影响[7]。每年6—9月是香榧的种实充实期，种实体积无明显变化，光合作用的产物主要用于种仁发育和内部物质积累[8]。生产上为了避免引起“反青”现象，在香榧种实充实期不施用肥料，但是，在实践中发现不及时补充营养元素会对香榧树体后期生长以及香榧种实的品质产生影响。为提高香榧种实品质，在保证相对一致的生产管理条件下，本研究以香榧种实充实期补肥作为切入点，对香榧种实的外观性状以及营养品质开展研究。研究结果可为筛选优良商品叶面肥，提高香榧种实品质提供理论和生产依据。
1. 材料与方法
1.1 试验区概况
试验区位于浙江省杭州市临安区畈龙村香榧基地(31°19′46′′N，120°43′27′′E)，亚热带季风气候，气候总体特征为四季分明，空气湿润，雨量丰沛，光照充足。年平均气温为17.1 ℃，极端最高气温为39.4 ℃，极端最低气温为−10.4 ℃，年平均降水量为1706.5 mm，年平均相对湿度为80%，年平均风速为1.6 m·s−1。试验样地0~20 cm土壤中全氮、全磷和全钾的质量分数分别为1.96、0.96、9.95 g·kg−1。样地香榧年产量约为350 kg，每年施肥以复合肥和猪粪为主。
1.2 试验方法
选取香榧基地内立地条件、株高、结实量基本一致的40株15年生香榧为研究对象，在香榧种实充实期(2021年6—8月)喷施叶面肥。设置清水对照 (ck)，氨基酸水溶肥 (处理A，活性氨基酸100.0 g·L−1、有机质130.0 g·L−1、锌15.0 g·L−1、硼5.0 g·L−1)，黄腐酸水溶肥 (处理F，黄腐酸 500.0 g·kg−1、腐殖酸700.0 g·kg−1、有机质750.0 g·kg−1、氧化钾120.0 g·kg−1)，活力钾水溶肥 (处理K，钾400.0 g·kg−1、氮110.0 g·kg−1、磷 40.0 g·kg−1、镁20.0 g·kg−1、硼2.5 g·kg−1、锌1.5 g·kg−1)，高力钙水溶肥 (处理CA，钙195.0 g·L−1、硼+锌+铁10.0 g·L−1、镁5.0 g·L−1)，液体硼水溶肥 (处理B，硼150.0 g·L−1、锌1.0 g·L−1)，微量元素水溶肥 (处理W，铁75.0 g·kg−1、锌30.0 g·kg−1、硼20.0 g·kg−1、镁12.0 g·kg−1、锰12.0 g·kg−1、铜2.0 g·kg−1、钼+钴1.0 g·kg−1)，大量元素水溶肥 (处理D，氮250.0 g·kg−1、磷80.0 g·kg−1、钾200.0 g·kg−1、硼+锌4.0 g·kg−1) 8个处理，稀释1 000倍施用，隔20 d喷1次，连续喷施3次，每个处理喷施5株；选择天气晴朗的10:00前或17:00后完成喷施，以叶片和果面滴水为度。叶面肥购于深圳市杜高生物新技术有限公司。
1.3 生理指标测定
于2021年9月中上旬香榧种实开裂后，分别在每株样树的东西南北4个方向随机采集成熟香榧鲜种实60颗，置于干冰中带回实验室，置于−40 ℃冰箱保存。测完种实表型后将其置于阴凉通风处，等待假种皮自然开裂，用于后续研究。测定内容包括种核纵径、种核横径、核形指数(种核纵径/种核横径)、单核质量、出核率、种仁纵径、种仁横径、仁形指数(种仁纵径/种仁横径)、单仁质量、出仁率及种仁油脂质量分数、蛋白质质量分数、淀粉质量分数、可溶性糖质量分数、脂肪酸组成、矿质元素质量分数共16个种实性状指标[9]。翌年3—5月统计成花强度、膨大率和坐果率。
1.3.1 种实外形指标测定
用精度为0.01 cm的电子游标卡尺测量种核和种仁的纵横径；用万分之一电子天平测量单核质量和单仁质量。
1.3.2 油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数和脂肪酸组分测定
油脂质量分数参照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》测定；蛋白质质量分数用凯氏定氮法测定；淀粉和可溶性糖质量分数参照蒽酮比色法测定；脂肪酸组分根据GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》测定，将提出的油进行甲酯化，采用峰面积归一化法测定脂肪酸相对含量。
1.3.3 元素质量分数测定
用硫酸-过氧化氢(H2SO4-H2O2)联合消煮法消煮待测样品，氮和磷质量分数采用凯氏定氮法和钼锑抗比色法测定；用硝酸-过氧化氢(HNO3-H2O2)联合消煮法消煮待测样品，钾、铜、锌、铁、锰、钙、镁的质量分数采用ICPA-PRO电感耦合等离子体质谱仪测定。
1.3.4 成花强度测定
于2022年5月统计每株样树上部、中部、下部共20根1年生枝的花芽及叶芽的数量，并计算成花强度=(花芽数量/总芽数量)×100%。
1.3.5 膨大率和坐果率测定
于2022年3月统计每株样树上10根枝条的第2代果实数量，从5月开始隔5~10 d统计1次种实数量，直到7月初共统计6次。膨大率=(每次膨大种实数量/ 3月种实数量)×100%，坐果率=(每次种实数量/ 3月种实数量)×100%。
1.4 数据统计与分析
所有数据均测定3个以上生物学重复，取平均值。利用Excel 2022和SPSS 25.0进行数据整理与统计分析，利用单因素方差分析比较不同叶面肥处理下香榧种实之间存在的差异，运用最小显著性差异法进行多重比较，使用主成分分析法对香榧种实品质进行综合评价，采用Graph Pad Prism制图。
2. 结果与分析
2.1 不同叶面肥处理对香榧种实形态指标的影响
由表1可知：处理A和处理F对于香榧种实的核形指数、单核质量、单仁质量较对照均有显著(P＜0.05)提高；处理D的单仁质量较对照显著(P＜0.05)增加了9.5%；处理CA对于香榧种实出仁率的影响比其他叶面肥显示出更大的优势，比对照增加了3.3%。
表 1 不同叶面肥处理下香榧种实形态指标的比较Table 1 Comparison of morphological indexes under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’处理 核形指数 单核质量/g 出核率/% 仁形指数 单仁质量/g 出仁率/% ck 1.844±0.071 b 1.833±0.257 b 20.027±0.647 ab 2.228±0.086 ab 1.209±0.071 b 66.009±0.345 c A 2.001±0.093 a 2.013±0.207 a 21.720±0.944 a 2.233±0.144 a 1.357±0.099 a 67.742±0.651 b F 1.979±0.042 a 1.993±0.105 a 18.923±0.211 bc 2.225±0.053 ab 1.333±0.056 a 66.864±0.993 bc K 1.927±0.040 ab 1.904±0.107 ab 19.386±0.828 bc 2.179±0.056 ab 1.296±0.074 ab 67.184±0.804 b B 1.961±0.105 ab 1.952±0.277 ab 18.059±0.724 c 2.192±0.125 ab 1.291±0.198 ab 66.947±0.947 bc CA 1.962±0.072 ab 1.939±0.083 ab 19.520±0.864 b 2.231±0.088 a 1.321±0.057 ab 68.197±0.218 a W 1.936±0.083 ab 1.906±0.152 ab 21.403±0.455 a 2.070±0.093 b 1.276±0.104 ab 66.981±0.645 bc D 1.944±0.035 ab 1.970±0.065 ab 19.952±0.614 b 2.190±0.038 ab 1.324±0.047 a 67.230±0.932 b 说明：数据为均值±标准差。同一列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 2.2 不同叶面肥处理对香榧种实品质指标的影响
2.2.1 不同叶面肥处理对香榧种实油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数的影响
由图1可知：处理D、处理A、处理K的香榧种实油脂质量分数分别为53.202%、53.003%和52.151%，比对照分别增加了12.3%、11.9%和10.1%；处理K的香榧种实的蛋白质质量分数为24.937%，比对照增加了13.6%，同时处理B和处理A的香榧种实蛋白质质量分数分别为23.615%和23.362%，较对照分别显著(P＜0.05)增加了7.6%和6.4%；处理A、处理K和对照间的香榧种实淀粉质量分数无显著差异，但显著(P＜0.05)低于其他处理，最低的是处理A ，为5.467%，低于对照1.9%；处理A和处理D对香榧种实可溶性糖质量分数产生显著(P＜0.05)促进作用，分别为4.257%和4.530%，与对照相比分别增加8.9%和15.9%。
图 1 不同叶面肥处理对香榧种实品质的多重比较Figure 1 Multiple comparison of seed quality of T. grandis‘Merrillii’with different foliar fertilizer treatments2.2.2 不同叶面肥处理对香榧种实脂肪酸相对含量的影响
由表2可知：香榧种实中所含脂肪酸多为硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、花生二烯酸、金松酸这8种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、花生二烯酸、金松酸)的相对含量远远高于饱和脂肪酸(硬脂酸、棕榈酸)。脂肪酸中亚油酸的相对含量最高(39.512%~43.900%)，其次是油酸(35.254%~38.172%)、金松酸(7.591%~8.797%)、棕榈酸(6.706%~8.985%)，亚麻酸相对含量最低，为0.279%~0.330%，可见香榧种实中的不饱和脂肪酸主要是亚油酸和油酸。
表 2 不同叶面肥处理下香榧种实脂肪酸组成和相对含量Table 2 Composition and contents and fatty acid under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’处理 相对含量/% 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 ck 8.985±0.106 g 3.528±0.107 e 38.172±3.327 a 39.512±2.915 d 0.279±0.008 d A 8.451±0.115 e 2.927±0.127 d 35.254±2.426 e 42.364±2.700 b 0.291±0.013 cd F 7.965±0.222 d 2.297±0.019 ab 36.658±2.457 bc 42.412±2.858 b 0.287±0.009 d K 8.627±0.323 f 3.147±0.237 d 37.246±2.431 b 40.570±3.552 c 0.330±0.016 a B 6.822±0.413 b 2.505±0.214 bc 36.848±1.673 bc 42.973±2.907 b 0.301±0.014 bc CA 7.045±0.375 c 2.622±0.327 c 36.910±1.781 bc 42.606±3.682 b 0.301±0.017 bc W 6.897±0.408 b 2.397±0.112 bc 35.862±1.535 de 43.950±3.648 a 0.303±0.022 bc D 6.706±0.636 a 2.158±0.313 a 36.479±2.298 cd 43.974±3.358 a 0.307±0.025 b 处理 相对含量/% 花生一烯酸 花生二烯酸 金松酸 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 ck 0.452±0.021 b 1.480±0.130 b 7.591±0.868 e 12.513±2.303 g 87.487±5.826 g A 0.472±0.057 b 1.446±0.110 b 8.797±0.334 a 11.377±2.341 e 88.623±6.141 e F 0.476±0.043 b 1.462±0.115 b 8.442±0.503 bc 10.262±2.309 d 89.738±7.509 d K 0.543±0.045 a 1.478±0.186 b 8.060±1.046 d 11.774±2.558 f 88.226±6.007 f B 0.496±0.044 ab 1.543±0.093 b 8.513±1.034 bc 9.327±1.628 b 90.673±7.933 b CA 0.453±0.062 b 1.721±0.080 a 8.342±0.987 c 9.666±1.703 c 90.334±8.103 c W 0.444±0.012 b 1.528±0.096 b 8.619±0.923 ab 9.294±1.522 b 90.706±7.841 b D 0.457±0.030 b 1.592±0.142 ab 8.328±0.720 c 8.864±0.950 a 91.136±8.058 a 说明：数据为均值±标准差。同列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 棕榈酸、硬脂酸和油酸相对含量在对照中最高。棕榈酸和硬脂酸相对含量在处理B和处理W间无显著差异，但它们与其他处理间差异显著(P＜0.05)，处理D相对含量最低；油酸相对含量在处理F、处理B、处理CA处理间无显著差异，但它们与其他处理间差异显著(P＜0.05)，处理A相对含量最低；亚油酸相对含量在处理W、处理D间无显著差异，但显著(P＜0.05)高于其他处理；亚麻酸和花生一烯酸相对含量在处理K中显著(P＜0.05)高于其他处理，其他处理之间无显著差异；处理A的亚麻酸相对含量显著(P＜0.05)高于其他处理，其他处理之间无显著差异；金松酸相对含量最高的是处理A，最低的是对照处理。饱和脂肪酸相对含量最低，不饱和脂肪酸相对含量最高的是处理D。从不饱和脂肪酸相对含量来讲，处理D、处理W、处理B、处理CA处理优于其他处理，尽管各脂肪酸成分不同。
2.2.3 不同叶面肥处理对香榧种仁元素质量分数的影响
香榧种仁中含有丰富的营养元素。从表3可以看出：氮元素质量分数为51.050~54.645 g·kg−1，镁元素质量分数为4.595~5.188 g·kg−1，铁元素质量分数为45.718~68.594 mg·kg−1。氮、镁、铁元素质量分数最高的均为处理A的香榧种仁，比对照分别增加了6.9%、11.6%、5.8%。铜元素质量分数为17.874~22.911 mg·kg−1，锰元素质量分数为27.497~35.295 mg·kg−1，铜、锰质量分数最高的均为处理F的香榧种仁，比对照分别增加了3.9%、28.3%。磷元素质量分数为6.139~6.728 g·kg−1，钙元素质量分数0.706~0.879 g·kg−1，磷和钙质量分数最高的均为处理CA的香榧种仁，比对照分别增加了9.6%和14.0%。
表 3 不同叶面肥处理下香榧种仁营养元素质量分数Table 3 The element contents of kernel under different foliar fertilizer treatments in T. grandis‘Merrillii’处理 氮/(g·kg−1) 磷/(g·kg−1) 钾/(g·kg−1) 钙/(g·kg−1) 镁/(g·kg−1) 铜/(mg·kg−1) ck 51.108±3.197 d 6.139±0.084 f 12.118±0.523 bcd 0.771±0.083 cd 4.649±0.123 bc 22.055±2.148 b A 54.645±2.105 a 6.463±0.370 c 11.704±1.638 cd 0.849±0.089 ab 5.188±0.319 a 19.630±1.800 c F 52.135±2.729 c 6.393±0.251 d 12.078±1.442 cd 0.706±0.096 e 4.886±0.324 abc 22.911±0.469 a K 53.531±1.831 b 6.437±0.281 c 11.631±1.354 d 0.799±0.032 cd 4.937±0.528 ab 19.363±1.644 c B 52.328±2.384 c 6.454±0.121 c 13.006±0.295 a 0.755±0.107 d 4.595±0.381 c 22.114±1.521 b CA 53.362±1.259 b 6.728±0.287 a 12.677±0.556 ab 0.879±0.074 a 5.047±0.276 a 18.645±1.501 d W 51.050±0.650 d 6.231±0.269 e 12.215±1.537 bc 0.814±0.053 bc 4.662±0.327 bc 17.874±2.282 e D 52.044±3.550 c 6.647±0.225 b 12.102±0.511 bcd 0.846±0.092 ab 5.037±0.255 a 22.053±2.801 b 处理 锌/(mg·kg−1) 铁/(mg·kg−1) 锰/(mg·kg−1) 大量元素/(g·kg−1) 微量元素/(mg·kg−1) ck 66.105±5.100 e 64.822±6.952 a 27.502±4.345 f 74.894±4.101 d 181.484±9.545 a A 68.349±6.403 b 68.594±6.443 a 30.355±5.294 cd 78.854±4.521 a 186.803±11.940 a F 66.848±6.474 d 57.447±2.518 bc 35.295±5.500 a 76.198±4.941 c 182.501±8.961 b K 69.018±2.521 ab 48.187±4.199 de 32.720±1.890 b 77.328±4.126 b 169.288±9.254d B 63.794±5.787 f 61.254±6.337 b 30.903±4.788 c 77.138±3.287 b 178.065±10.432 c CA 67.500±4.953 c 45.718±1.005 e 30.140±2.407 d 78.586±2.460 a 162.003±8.865 f W 66.510±5.612 de 52.337±6.876 cd 27.497±1.880 f 74.973±2.936 d 164.218±9.650 f D 70.271±5.607 a 58.194±2.229 bc 29.113±3.293 e 76.675±4.634 c 179.412±7.930 c 说明：数据为均值±标准差。同一列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 2.2.4 不同叶面肥处理对香榧种实翌年成花强度的影响
如图2所示：处理A、处理F、处理CA、处理D对于花芽比例的提升均有一定作用，且差异显著(P＜0.05)，其中处理A的成花强度(47.415%)和处理CA的成花强度(47.058%)显著(P＜0.05)高于其他处理，较对照分别提高了18.0%和17.1%；次之为处理D的成花强度(44.805%±3.549%)和处理F的成花强度(44.258%±1.375%)，较对照分别提高11.5%和10.1%；处理W的成花强度(37.680%±2.332%)最低，比对照减少6.2%。
图 2 香榧种实翌年成花强度Figure 2 Flowering intensity of T. grandis‘Merrillii’seeds in the next year2.2.5 不同叶面肥处理对香榧种实第2年膨大率和坐果率的影响
从图3可以看出：5月13—19日香榧种实的膨大率在波动中呈上升趋势，5月19—23日处理B膨大率仍在继续上升，而其他处理则开始下降；5月23日至6月13日对照和处理K的膨大率先上升后下降，而其他处理则持续下降，在7月1日左右趋于平稳，其中处理CA的下降趋势较其他处理较为平缓。
图 3 不同叶面肥处理下香榧种实膨大率和坐果率Figure 3 Expansion and fruit-setting rates under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’对香榧种实7月坐果率进行多重比较分析发现：处理A 的坐果率(15.625%)显著(P＜0.05)高于其他处理，比对照增加了23.4%，其次是处理CA(14.037%)和处理B (13.507%)，比对照分别提高了10.9%和6.7%；最低的是处理F(4.831%)，低于对照61.8%。
2.3 香榧种实品质评价的综合得分
由表4可知：15项指标经主成分分析后提取出5个主成分，特征值均大于1.000，累计方差贡献率为91.701%，说明前5个主成分所含有原本15项指标91.701%的信息。根据主成分分析结果对影响香榧种实品质的各方面因素进行综合评价，利用公式计算综合得分(F)：F=0.3892F1+0.2184F2+ 0.1410F3+0.1025F4+0.0660F5，综合主成分F值越高，综合品质表现越好。由表5可见：处理A的综合评分最高，说明喷施氨基酸肥可有效改善香榧种实的品质。此外，处理CA、处理D的香榧种实品质的也受到显著影响，说明钙肥和大量元素肥也可有效改善香榧种实的品质。
表 4 主成分因子载荷矩阵Table 4 Load matrix of principal component factor指标 主成分 指标 主成分 F1 F2 F3 F4 F5 F1 F2 F3 F4 F5 核形指数 0.911 −0.235 −0.182 0.111 −0.231 可溶性糖质量分数 −0.141 0.204 0.847 0.310 −0.101 单核质量 0.871 −0.109 −0.196 0.358 −0.236 不饱和脂肪酸相对含量 0.364 −0.729 −0.217 0.074 0.298 出核率 0.084 −0.156 0.736 0.409 0.082 金松酸相对含量 0.744 −0.482 0.029 0.218 −0.203 仁形指数 0.292 0.851 −0.367 0.133 0.142 大量元素质量分数 0.893 0.352 0.065 −0.260 0.063 单仁质量 0.947 −0.119 −0.083 0.154 −0.163 微量元素质量分数 −0.174 0.623 −0.059 0.685 −0.284 出仁率 0.894 −0.105 0.114 −0.265 0.284 成花强度 0.844 0.442 −0.152 0.085 0.182 油脂质量分数 0.661 0.093 0.618 −0.090 0.094 坐果率 0.314 0.561 0.356 −0.039 0.429 蛋白质质量分数 0.234 0.014 0.403 −0.671 −0.556 特征值 6.227 3.494 2.256 1.640 1.055 淀粉质量分数 −0.125 −0.904 0.148 0.257 0.228 累计贡献率 38.918 60.753 74.855 85.104 91.701 表 5 喷施叶面肥后香榧种实的综合评分Table 5 Comprehensive evaluation of T. grandis‘Merrillii’seeds after spraying foliar fertilizer处理 F1 F2 F3 F4 F5 F 排名 ck −4.803 2.456 0.201 0.604 0.601 −1.203 7 A 8.532 1.661 1.599 1.234 −0.584 3.997 1 F 0.614 −0.514 −2.829 1.056 −0.914 −0.224 5 K −0.909 0.624 1.029 −2.176 −1.250 −0.378 6 B 0.501 0.089 −1.156 −0.694 −0.455 −0.050 4 CA 5.531 0.188 −0.857 −1.346 1.895 2.060 2 W −4.334 −3.806 1.152 0.130 0.008 −2.341 8 D 2.052 −0.698 0.862 1.191 0.699 0.936 3 3. 讨论
叶面施肥在现代农业中发挥着重要作用，可以改善植物因土壤肥吸收不足而缺乏营养的状况，从而提高肥料的利用效率，但叶面施肥对果实品质的影响存在差异[10]。唐岩等[11]对苹果Malus pumila的研究发现：喷施叶面肥能显著增加苹果果实可溶性固形物和挥发性物质的种类和质量分数，降低可滴定酸。李秋利等[12]研究发现：叶面喷施山梨醇和蔗糖促进了桃Prunus persica果实着色，增加果实可溶性固形物，有利于整体提升桃果实品质。刘松忠等[13]研究发现：对叶片喷施氨基酸肥可显著提高黄金梨Pyrus pyrifolia ‘Hwangkumbae’果实的总糖、蔗糖、果糖和葡萄糖质量分数，降低总酸及苹果酸、酒石酸质量分数。
香榧种实油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数以及脂肪酸组成是影响香榧种实品质的重要指标。香榧中蛋白质、油脂质量分数越高，淀粉质量分数越低，香榧种实的口感就会越细腻香脆[14]。叶面喷施适量的氨基酸肥对香榧种实的核形指数、单核质量等有显著的促进效果，且在7种处理中效果最为显著；对于油脂、蛋白质、可溶性糖质量分数的增加和淀粉质量分数的减少也有显著作用。这可能是叶面肥的喷施使得枝叶角质层所含的羟基与氨基酸产生强亲和性[15]，将叶片角质层软化渗入营养元素，补充香榧种实在充实期生长发育所需要的营养成分，改善种实品质，促进树体生长发育[16]。同样，叶面追肥时施用氨基酸水溶肥也有效提高了玉米Zea mays[17]、小白菜Brassica campestris[18]、棉花Gossypium hirsutum[19]等的生长指标，增强叶片的光合作用和养分转化，从而实现增产增收。
钙是细胞壁的重要组成部分，同时也是细胞膜的保护剂，可以增强膜结构的稳定性[20]。此外，钙离子作为植物细胞内的第二信使具有调节细胞内部多种生理活动的功能[21]。有研究表明：叶面喷施钙肥可以快速为植物补充钙素，能有效提高作物坐果率、产量与品质，防止裂果并延长果实的储藏期[22−23]。叶面喷施糖醇螯合钙肥不仅显著增加了香榧种实的仁形指数和出仁率，增加花生二烯酸的合成，提高香榧种实内磷元素和镁元素的质量分数，还能促进翌年树体的花芽分化，为开花结实提供更多养分，显著增加膨大率和坐果率，促进香榧幼果的快速膨大，减少僵果、落果，增加产量。该结果与叶面施钙在辣椒Capsicum annuum[24−25]、荔枝Litchi chinensis[26]和苹果[27]等水果中的应用效果一致。
大量元素水溶肥能明显提高香榧种实的单仁质量、油脂质量分数和可溶性糖质量分数，对其他特性也有显著影响。可能是由于本研究使用的大量元素水溶肥除基本的氮、磷、钾元素外还含有硼、锌元素，具备比较均衡全面的养分，这些元素具有不同的生理功能并进行相互作用，促进树体生长发育。其中硼元素促进植物体内碳水化合物的合成、运输和代谢，显著增加果实的单果质量，有效减少果实机械损伤[28]；锌元素作为各种酶类(超氧化物歧化酶、乙醇脱氢酶、碳酸酐酶、RNA 聚合酶等)的成分或活化剂，可激活光合作用中与碳代谢有关的多种酶，使之向蔗糖合成途径转移[29]。
4. 结论
从本研究结果可知：氨基酸水溶肥处理的综合评分最高，说明喷施氨基酸肥可有效改善香榧种实的品质；此外，大量元素水溶肥对于香榧种实品质的提升有显著的影响，钙肥可以显著影响香榧树体花芽分化、膨大坐果。在生产实践中应根据果树的生长状况进行复合施肥，将叶面肥混合使用，效果可能更佳。
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图 3 喷射阀二维模型示意图
Figure 3 Schematic diagram of two-dimensional model of needle-type jet valve
图 4 不同喷嘴直径下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 4 Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure variation diagrams under different nozzle diameters
图 5 不同阀座锥角下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 5 Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure variation diagrams under different valve seat cone angles
图 6 不同撞针速度下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 6 Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure change line chart under different impact needle velocities
图 7 不同供胶压力下液滴质量、液滴速度、出口压力变化线图
Figure 7 Droplet mass, droplet velocity and outlet pressure change line chart under different glue supply pressure
表 1 单因素试验各水平取值
Table 1. Values for each level of single factor experiment
水平 撞针速度/
(m·s−1)驱动气压/
MPa喷嘴直径/
mm阀座锥角/
(º)阀体间隙/
mm1 0.1 0.1 0.10 90 0.25 2 0.3 0.2 0.15 100 0.30 3 0.5 0.3 0.20 110 0.35 4 0.7 0.4 0.25 120 0.40 5 0.9 0.5 0.30 130 0.45 中间组 0.5 0.2 0.20 120 0.35 
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表 2 正交试验因素表
Table 2. Orthogonal experiment table
组合
编号喷嘴直径
(A)/mm撞针速度
(B)/(m·s−1)供胶压力
(C)/MPa液滴质量/
μg液滴速度/
(m·s−1)A1B1C1 0.10 0.3 0.1 1.162 2 0.90 A1B2C2 0.10 0.6 0.2 1.162 1 2.20 A1B3C3 0.10 0.9 0.3 1.166 8 3.60 A2B1C2 0.15 0.3 0.2 9.450 7 3.62 A2B2C3 0.15 0.6 0.3 7.299 5 3.38 A2B3C1 0.15 0.9 0.1 2.945 2 2.07 A3B1C3 0.20 0.3 0.3 21.563 4 5.84 A3B2C1 0.20 0.6 0.1 10.426 9 1.68 A3B3C2 0.20 0.9 0.2 12.048 1 3.95
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表 3 正交试验极差表
Table 3. Orthogonal experiment range table
项目 液滴质量 项目 主液滴速度 A B C A B C K1 1.164 10.725 4.845 K1 2.233 3.420 1.550 K2 6.565 6.296 7.554 K2 3.023 2.420 3.257 K3 14.679 5.387 10.010 K3 3.790 3.207 4.240 R 13.516 5.339 5.165 R 1.557 1.000 2.690
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表 4 正交试验方差表
Table 4. Orthogonal experiment variance table
方差来源 液滴质量 液滴速度 df SS MS F P df SS MS F P A 2 277.694 138.847 51.72 0.019 2 3.6351 1.8175 6.75 0.129 B 2 48.948 24.474 9.12 0.099 2 1.6644 0.8322 3.09 0.245 C 2 40.050 20.025 7.46 0.118 2 11.1158 5.5579 20.63 0.046 误差 2 5.369 2.685 2 0.5388 0.2694 合计 8 372.061 8 16.954 0 R2=98.56% $ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2}=98.56\% $ R2=96.82% $ {R}_{\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{j}}^{2}=87.29\% $ 说明：df. 自由度；SS. 离差平方和；MS. 均方值。
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