A Lagrangian model for spray behaviour within vine canopies

A. da Silva (1) , C. Sinfort (2) , C. Tinet (2) , Daniel Pierrat (3) , S. Huberson (4)

1 LRMA - Laboratoire de Recherche en Mécanique et Acoustique
2 UMR ITAP - Information – Technologies – Analyse Environnementale – Procédés Agricoles
3 CETIM - CEntre Technique des Industries Mécaniques
4 LMPG - Laboratoire de Mécanique, Physique et Géosciences

This work concerns the numerical prediction of pesticide deposits on vine by air assisted sprayers. This numerical model consists in two different parts: the air flow characteristics were obtained through a Navier-Stokes solver in which additional terms have been introduced in order to account for the modification of the flow by the vine foliage. The theoretical form of these terms was derived through an averaging procedure. As a result, the canopy effect was modelled by introducing momentum and turbulence source terms in the Navier-Stokes equations. The constants were identified thanks to experimental data obtained by direct measurements of the air flow speeds through an artificial canopy. The second part of the model consists in simulating the droplet cloud by means of a lagrangian stochastic model. The average motion of the droplets was computed through the use of lagrangian coordinates and the turbulence effect on the droplets was interpreted in term of statistical properties of the droplet cloud. The tractor displacements were accounted for through unsteady boundary conditions. Once the size and the droplets cloud locations have been determined, the deposit was predicted for a vine row of one meter length using an efficiency coefficient obtained from simulations. Thanks to this approach we were able to quantify the effect of air turbulence on droplet deposition / Ce travail concerne la prédiction numérique de dépôts dans la vigne de pesticides pulvérisés avec assistance d'air. Le modèle numérique comprend deux parties : les caractétistiques du flux d'air sont obtenues à partir de la résolution des équations de Navier-Stokes dans lesquelles des termes additionnels ont été introduits pour prendre en compte les modifications du flux dues au feuillage. L'effet de la végétation est modélisé en introduisant des termes source de quantité de mouvement et de turbulence dans les équations de Navier Stokes. Les constantes ont été identifiées grâce à des données expérimentales obtenues par des mesures directes des vitesses d'air dans une végétation artificielle. la deuxième partie du modèle représente le nuage de goutteletters à l'aide d'une représentation Lagrangienne stochastique. Le mouvement moyen des gouttes est calculé à partir de leurs coordonnées Lagrangiennes et l'effet de la turbulence est pris en compte dans les propriétés statistiques du nuage; Les déplacements du tracteur sont pris en compte par des conditions aux limites transitoires. Une fois que la taille et la position du nuage de gouttelettes est déterminé, le dépot est calculé sur un mètre de rang de vigne en utilisant un coefficient d'efficacité calculé à l'aide de simulations. Grâce à cette approche, on peut prédire les effets de la turbulence sur le dépôt des gouttes

Mots clés: CANOPEE; MODELE NUMERIQUE; PESTICIDE; PULVERISATION; VIGNE

Domaines: Sciences de l'environnement

A. da Silva, C. Sinfort, C. Tinet, Daniel Pierrat, S. Huberson. A Lagrangian model for spray behaviour within vine canopies. Journal of Aerosol Science, 2006, 37 (5), p. 658 - p. 674. ⟨10.1016/j.jaerosci.2005.05.016⟩. ⟨hal-00451688⟩