荞麦洁净式脱粒装置设计与仿真

针对传统荞麦脱粒装置——纹杆闭式切流脱粒滚筒装置脱粒过程中籽粒残留和杂质含量高的问题,开展了洁净系统设计研究。该系统包括2个风速入口,每个风速入口由与纹杆脱粒滚筒方向相同的长820 mm、直径27 mm的小型管道构成,每根小型管道上方开有直径12 mm、间隔6 mm的圆孔,用来清理脱粒装置中的残留籽粒。采用ANSYS Fluid Flow（Fluent）流体动力学仿真技术对纹杆闭式切流脱粒装置风场进行模拟仿真。结果表明,当2个入口同时工作并采用12和15 m/s的风速时,清选风速约等于荞麦籽粒的漂浮速度临界值,在此状况下增大风速入口面积,脱粒滚筒和栅格凹板之间的流场速度为3.8～8.3 m/s,大于荞麦籽粒的漂浮速度,栅格凹板下方的流场速度为7～15 m/s,且流场内负压减少,是最佳方案。      

ARBUS270果园弥雾机内部风场的数值模拟分析

通过对ARBUS270果园弥雾机内部风场的数值模拟分析,找出其内部风场速度变化情况.由模拟结果可知,在入口风速为8m/s时,出口的风速最高可达14.9m/s,平均风速为13.4m/s.而且,在增加导流器的情况下,弥雾机内部风场可以很快地形成均匀、稳定的流场.     

紫花苜蓿干燥和茎叶分离效果预测模型与工艺优化

为研究新鲜切碎紫花苜蓿茎叶干燥分离过程中,入口温度、入口风速、转筒转速和喂料速度对出机叶料含水率、出机茎料含水率、茎叶分离率的影响,采用9GFQA-600型苜蓿干燥茎叶分离设备进行试验,设计了四因素二次正交旋转组合试验进行回归分析,建立了相应的数学模型并进行了优化。结果表明,得到的回归方程显著,具有较好的拟合度;4个因素对苜蓿茎叶干燥分离效果的影响大小依次为：入口温度、入口风速、转筒转速、喂料速度;最优参数组合为：入口温度400℃、入口风速14m/s、转筒转速为12r/min、喂料速度8kg/min,在此条件下出机叶料含水率为13.42%、出机茎料含水率为14.24%、茎叶分离率为     

高架草莓摆动式小型施药机设计与试验

针对温室高架草莓的机械化施药需要,在对高架栽培环境、草莓植株特性和病虫害防治等调研的基础上,设计开发了高架草莓摆动式小型施药机。利用CFD仿真模拟技术对不同竖直施药角度和辅助风速进行雾滴群体沉积运动模拟仿真实验,结果表明:风速越大雾滴沉积距离越远,角度越大雾滴沉积距离越远,雾滴在空间内的运动轨迹可以看作是圆锥形雾柱;喷筒角度在10°～50°、风速为12m/s时,雾滴沉积密度最大,且纵向喷幅范围最广,喷幅范围为0.5～5.1m。进行了棚内实地喷雾试验,结果表明:雾滴沉积量随风速增大而增大,沿纵向方向呈"近大远小"的分布特点,沿横向方向呈周期性"波浪线"分布,在0.5m/s行进速度和15°/s喷筒摆动速度下,雾滴横向沉积均匀性和覆盖率最佳。     

气吸式红枣捡拾装置吸气室的设计及流场模拟

针对红枣气吸捡拾易堵塞风管及吸气室内部结构尚需优化等问题,首先阐述了气吸式红枣捡拾装置工作原理和结构设计,然后对吸管口与吸气室进行建模并运用Gambit软件进行网格划分。根据理论分析与前期调研,设置气流速度为42m/s,采用Fluent软件对其内部结构进行流场分析和数值模拟,结果表明:吸气管与吸气室流速稳定并小于吸气室气流速度,确定吸管口直径为135mm,吸气室进出口直径分别为137、180mm。田间试验表明:当气流速度为42m/s时,捡拾率为93.11%,含杂率2.92%,工作性能稳定。该结果为研究气吸式红枣检拾装置奠定了理论基础。     

小型豌豆收获机清选装置数值模拟

为了提高小型豌豆收获机的作业质量,利用CFD-DEM耦合的方法对气流式清选装置分离过程进行数值模拟,探究清选装置内部流场在不同风扇转速和不同入料口风速下的变化。研究结果显示:当入料口风速为5 m/s时,排粮口附近气流速度随着风扇转速的增加而骤增,且排粮口气流速度远远大于分离室中下部气流速度,阻碍籽粒的排出;当风扇转速为1600 r/min,随着入料口风速的增加,排粮口气流速度呈先减小后增大的变化趋势,气流速度的矢量方向逐渐发生变化,分离室中下部形成涡流。     

秸秆气化炉焦油分离系统仿真分析

为研究秸秆气化炉焦油分离筒内部气体和液体焦油的运动状况与其分离机理,采用Fluent软件对焦油分离筒内部气液流场运动进行数值模拟,采用RNGk-ε方程模拟其中的气相流场,采用DPM模型模拟了焦油液体在焦油分离筒中的运动。通过改变焦油分离筒入口位置、入口大小和喂入速度三个因素,对其分离效率进行对比分析。模拟结果可知:三个因素对焦油分离系统分离效率影响程度的主次顺序依次是入口位置、入口大小、喂入速度;以入口位置z=450mm、喂入速度v=10m/s、入口大小为60mm×100mm确定的焦油分离系统焦油分离效果较优。     

塔型风送式喷雾机导流结构参数优化

针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。     

网棚养殖蝗虫吸捕机设计

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题,设计了旋风分离式蝗虫吸捕机.使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟.样机试验表明:当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14 m/s、吸嘴距地高度为40 mm、机器前进速度为0.4 m/s时,可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率.实际作业时可根据蝗虫分布密度,灵活调节吸口风速和机器前进速度,以提高吸捕效率、降低能耗.     

网棚养殖蝗虫吸捕机设

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题，设计了旋风分离式蝗虫吸捕机。使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟。样机试验表明：当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14m/s、吸嘴距地高度为40mm、机器前进速度为0.4m/s时，可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率。实际作业时可根据蝗虫分布密度，灵活调节吸口风速和机器前进速度，以提高吸捕效率、降低能耗。     

冰草种子丸化包衣机混合装置的参数优化

为提高冰草种子丸粒化包衣机的包衣质量和包衣效率,设计了基于旋流式流化床原理的包衣机预混合装置,并对影响混合装置工作效率的主要参数(入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度)进行单因素和正交试验。结果表明:影响丸化合格率的主次因素依次为入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度,冰草种子丸化包衣机混合装置的最优参数组合为入口风速3.5m/s、雾化喷头速度4.0m/s、种衣剂流量0.4L/min。     

基于VOF模型的真空吸鱼泵抽吸过程参数影响分析

真空吸鱼泵是水产养殖中用于起捕输送活鱼的一种重要工具，为探究真空吸鱼泵抽气压力、吸程及管道入口流速之间的关系，计算建立5种不同吸程的真空吸鱼泵流道物理模型，应用瞬态VOF方法捕捉不同参数影响下的水气界面气液两相流变化。数值计算结果表明：同一抽气压力下，不同吸程管道的入口速度在0.5 s内迅速增大，之后波动减小，且入口平均速度偏差仅3.4%，吸程对管道入口平均速度几乎无影响；管道内水抽吸至集鱼筒后，充满大量水与气团组成的泡沫状气液混合体，不同吸程下的集鱼筒在t=8 s时均已注满水；吸程为2、3、4、5、6 m的吸鱼泵抽吸过程的所需的临界抽气压力分别为-13、-14、-16、-20、-25 kPa，吸程与临界抽气压力关系拟合为多项式，可得出同一真空吸鱼泵在任意吸程条件下所需最大抽气负压值。     

草地蝗虫吸捕机吸捕特性参数的试验研究

针对草地主要危害种群的三龄蝗虫,在测量分析其跳跃特性的基础上,以吸捕率为目标,以机器前进速度、吹吸口气流速度、吸头距地高度等3个可控参数及一个交互作用为试验因素,用正交试验设计安排了草地蝗虫吸捕机的实地试验.试验结果表明,对吸捕率的影响次序依次为:吸头距地高度、机器前进速度、交互作用、吹吸口气流速度;当吸头距地高度为18cm、吹吸口气流速度为23/21(m/s)、机器前进速度为2.4m/s时,吸捕率可以达87.5%.试验数据为草地蝗虫吸捕机吸捕作业及调整提供了有价值的参考.     

可移动微型低速风洞的设计与试验

针对大型风洞造价昂贵,开机成本高且实验段风速稳定性较差,对低成本热敏风速传感器、集沙仪、皮托管等设备的测量、检验及标定等工作带来不便等问题,结合风洞设计原理,采用小体积多叶风机及高性能变频调速器,设计了一种能够快速准确地提供稳定风源的低成本可移动微型低速风洞,并通过增加大角度扩散段的方法提高收缩比。该风洞为圆形闭口低速风洞,总体尺寸长2.63m,入口直径60mm,实验段直径0.12m、长0.3m,稳定段直径为0.3 6 m、长0.3 6 m;采用铝箔厚0.0 6 mm的六边形蜂窝器和3层阻尼网对气流进行整流,获得相对稳定均匀的流场。实验表明:该风洞入口风速为0~38.6m/s,实验段风速0~17.6m/s,风速精度达0.2m/s;实验段内部气流均匀性和稳定性较好,中心截面处边界层厚2.26mm,沿气流方向静压梯度小,流场稳定部分占其截面积的70%以上,满足实验设计要求。     

水稻钵苗有序移栽机投苗装置试验分析

研究水稻钵苗有序移栽机投苗装置内部负压变化规律以及钵苗下落时间和位移关系，确定吸气活门、投苗活门的最佳开启和关闭时间。结果表明，吸苗管距吸苗口0～50mm区段是负压产生吸力，使钵苗脱离钵盘并加速的区段；空气室内部负压分布均匀，起到防止钵苗被吸入吸气口的作用；吸苗管断面尺寸小于导苗管断面尺寸的设计合理，有利于提高负压。吸气活门由开到闭时间最佳为0．288s，最长不能超过0．320s，合适范围0．288～0．312s；投苗活门最佳开启时刻为吸气活门打开后0．288s，最迟开启时刻为0．312s。     

鲜杏无水清洗喷嘴收口角度的仿真研究

为确定适用于鲜杏无水清洗喷嘴的最优收口角度,利用FLUENT软件分别对收口角度为1°,2°,…,30°的柱锥形喷嘴进行数值模拟分析,确定了相同的无水清洗喷嘴工作截面,并以鲜杏物料特性和喷嘴外流场特性作为喷嘴最优收口角度参考依据。结果表明:外流场气流速度随着收口角度的增大而增强;入口速度为80m/s,当收口角度超过30°时,无水清洗工作截面的气流速度超过鲜杏表皮所能承受最大速度;收口角度为15°时,工作截面平均气流速度可达32.35m/s、有效清洗宽度为70mm,且其速度不均匀系数最小。故本文鲜杏无水清洗喷嘴的最优收口角度为15°。本研究可为鲜杏无水清洗喷嘴的结构设计提供一种参考。     

果园喷雾机五指式喷筒流场数值模拟与分析

为提高果园风送式喷雾机喷幅及整体施药效果,在课题组前期研究基础上设计了一种新型五指式喷筒。通过CFD仿真模拟对五指式喷筒内部的流场进行数值分析,对不同风机转速下喷筒进出口风速和Z=0截面上速度、压力展开对比分析。仿真结果表明:在风机3个转速下(1 450、1 080、960r/min),喷筒进口风量随风机转速的增大随之增加;各个转速下喷筒进出口流量差值很小,从而确定仿真结果可靠;五指式喷筒各个出风口风量相等;五指式的喷筒中气流出现紊流的区域较小,风速分布均匀,五指式喷筒内部压强分布均匀,各出风口之间变异较小。减少了风机能量损失,扩大喷雾机喷幅,满足了果园风送喷雾机的设计要求。     

寒地超级稻摘脱台设计参数的试验研究

为进一步改善寒地超级稻霜前收获摘脱台的性能，降低梳脱损失，通过对影响摘脱台工作性能的主要参数和结构特点的分析，在4ZTL-1800型气吸式割前摘脱稻麦联合收割机研究基础上，设计了一种具有可更换3种滚筒的摘脱台。以摘脱台的总损失为评价指标，对摘脱滚筒线速度、喂入速度、喂入口开度与喂入口风速进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验表明：摘脱滚筒线速度、喂入速度和喂入口风速三因素对摘脱损失有显著影响。正交试验表明：最佳组合为滚筒线速度23 m/s，喂入速度1.1 m/s，喂入口开度120 mm，喂入口气流速度14 m/s，此技术条件下摘脱损失不大于1%。所设计的摘脱台满足超级稻收获要求，并为超级稻割前摘脱联合收割机摘脱台的设计提供依据。     

气吸式蛋壳膜多级清选装置研究

针对目前研究的蛋壳膜清选装置存在蛋膜清洁率低、功耗大、结构复杂等问题,设计了气吸式蛋壳膜多级清选装置。在分析颗粒碰撞对蛋壳、膜颗粒运动影响的基础上,采用CFD-DEM耦合仿真研究在清选室进口挡板数量不同的情况下,蛋壳、膜的运动轨迹和清选装置内部流场特性,仿真结果表明：随着进气口挡板数量的增多,清选室内错流风区的气流速度增大、蛋膜损失率下降,清选室下出口无涡流产生,避免了因气流阻碍蛋壳下落而导致蛋膜清洁率下降。以喂入量和吸风机连接口风速为试验因素、以蛋膜损失率和清洁率为评价指标进行了两因素三水平正交试验,并进行了参数优化和试验验证。试验得到：当喂入量为200g/s、吸风机连接口风速为5.5m/s时,蛋膜损失率为9.4%,蛋膜清洁率为96.3%,吸风机功率为330W。     

气吸式蛋壳膜多级清选装置研究

针对目前研究的蛋壳膜清选装置存在蛋膜清洁率低、功耗大、结构复杂等问题,设计了气吸式蛋壳膜多级清选装置。在分析颗粒碰撞对蛋壳、膜颗粒运动影响的基础上,采用CFD-DEM耦合仿真研究在清选室进口挡板数量不同的情况下,蛋壳、膜的运动轨迹和清选装置内部流场特性,仿真结果表明：随着进气口挡板数量的增多,清选室内错流风区的气流速度增大、蛋膜损失率下降,清选室下出口无涡流产生,避免了因气流阻碍蛋壳下落而导致蛋膜清洁率下降。以喂入量和吸风机连接口风速为试验因素、以蛋膜损失率和清洁率为评价指标进行了两因素三水平正交试验,并进行了参数优化和试验验证。试验得到：当喂入量为200 g/s、吸风机连接口风速为5.5 m/s时,蛋膜损失率为9.4%,蛋膜清洁率为96.3%,吸风机功率为330 W。