农用烟囱风机结构性能优化

针对农用烟囱风机流量小,能效比偏低的问题,采用数值模拟的方法,在节约投资成本的前提下,不改变烟囱风机的叶片造型,对其配套的风筒结构尺寸进行改型优化。利用试验测试原型风机的性能后,通过数值模拟方法,从烟囱风机的风筒内径d(用改型后风筒内径与原型风筒内径之比,即内径比k表示)、出口段扩散角度α和扩散深度l这3个方面进行单因素改型优化。在单因素优化基础上,采用正交优化方法综合以上3个因素,得到风筒正交优化设计参数。根据正交所得优化参数制备相应风筒样机,进行试验性能测试。结果表明:1)单因素优化模拟下,与原型风机相比,k=0.985时风量和能效比提高了4.7%和4.0%;α=28°时风量和能效比提高了4.7%和5.3%;l=250 mm时风量和能效比提高了1.8%和3.2%。2)多因素正交数值模拟下,与原型风机相比,k=0.988、α=28°、l=200 mm时风量和能效比提高了7.9%和8.1%;3)对优化风机进行测试,与原型风机相比,优化风机风量和能效比提高4.6%和4.5%。     

小型油菜联合收获机双风道气流清选装置的设计与试验

针对油菜收获脱粒清选中损失率与含杂率较高的现状,设计了一种配套小型油菜联合收获机的双风道气流清选装置,主要由圆盘分选筛、斜面集料器、清选筒、离心风机等组成。利用圆盘筛旋转产生的离心力作用对油菜脱出物进行初次筛分,分选得到的籽粒与小杂余的混合物,由斜面集料器收集滑入清选筒内,离心风机的运转使清选筒内产生负压气流,形成双向风道气流,对籽粒进行二次清选。基于流体动力学基本方程进行了双风道气流清选参数设计,利用ANSYS进行清选流场数值仿真分析,在自制试验台架进行了多因素正交试验。将油菜脱出物含杂率、清选筛转速和离心风机转速作为主要因素,通过单因素试验与正交试验,用清洁率与损失率对选定因素进行分析,得到最优清选方案。理论分析、数值模拟与试验结果基本吻合。结果表明:在喂入量为0.1 kg/s时,对于含杂率为15%的油菜脱出物,清选筛转速为50～80 r/min、离心风机转速为1 700～1 900 r/min时,清洁率为95.0%～98.5%,清选性能较好;含杂率为5%、清选筛转速为60 r/min、离心风机转速为1 800 r/min时,清选性能最优,清洁率达98.2%,含杂率小于4.2%。     

基于Fluent的风筛式清选室气流场的仿真

丘陵山区适用的小型半喂入联合收割机结构紧凑,对清选效率的要求高,而气流场对于风筛式清选装置清选性能有重要影响,因此研究整个清选室的气流场分布规律,有利于进一步提高收割机的清选效率。为获得清选室气流分布规律,采用正交试验方法进行设计。针对4LBZ-105型半喂入联合收割机风筛式清选室的特点,运用Creo软件建立了清选室型腔计算域模型,利用ICEM CFD软件进行了网格划分,通过Fluent软件对离心风机风速、吸引风机风速、离心风机倾角、百叶窗筛夹角4个参数变化时的清选室气流场进行了三维数值仿真。根据仿真试验结果,分析这4个参数对气流场的影响规律,得到杂质有效分离的参数:离心风机风速为12m/s,吸引风机风速为6m/s,离心风机倾角为25°,百叶窗筛夹角为40°。     

离心通风机性能优化

针对风机工况点的性能优化研究,对于风机实际工作的适用有重要的意义。原有风机效率较低,流量压力曲线稳定工作区间较窄,难以满足工况点变动后的需求。本文在满足现有结构简单,工艺性好的基础上,在不改变风机径向以及轴向尺寸的情况下,结合进口试验与数值分析法对原有风机进行优化设计,使其由工况流量700 m3/h时全压1780 Pa提高至2050 Pa,满足全压2000 Pa的优化目标,性能提高15%,且使其压力曲线的稳定工作区间变宽。并结合优化前后风机的性能测试报告探讨了离心通风机的流动损失和叶片进出口角度的关系。     

基于ANSYS的多翼型离心风机叶轮有限元分析

机械化高效施药是目前对喷药机械的基本要求,所以风送植保机械被普遍使用。风机是其中的关键部件,利用PROE和ANSYS这2种软件对强力风送装备中多翼型离心风机叶轮进行实体建模、静力学分析和模态分析。通过静力学分析,得到叶轮在工作时的等效云图,分析得到叶轮的最大应力出现在叶片与前盘等的焊接处;通过模态分析,得到叶轮的前八阶模态的振型云图,验证了叶轮工作的安全性。利用有限元分析方法,可以提高结果的准确性,为优化设计提供理论依据。     

离心圆盘式三七施肥机施肥性能仿真研究

为探明叶片倾角、叶片数、行进速度在不同水平下对离心圆盘式三七施肥机在斜坡上的施肥均匀性的影响，给离心圆盘式三七施肥机的设计及优化提供理论依据。采用标准筛筛分法、斜坡法、细沙填充法等方法测定肥料颗粒的物理参数；选取叶片倾角、叶片数、行进速度为因素，肥料颗粒的分布变异系数为试验指标，利用EDEM软件对施肥过程进行正交仿真试验。结果表明，叶片倾角为-20°、叶片数为4片、施肥机行进速度为0.6 m/s时，肥料颗粒分布变异系数最小，为16.73%。经过分析，对肥料颗粒分布变异系数的影响为叶片倾角>叶片数>行走速度、叶片倾角和叶片数为显著性因素，行进速度为不显著因素。     

正交设计和均匀设计在优化噻虫胺悬浮剂物理稳定性上的应用

【目的】比较正交和均匀设计两种多因素试验方法在水悬浮剂配方中应用的优缺点,为该方法在农药制剂学领域的应用提供参考。【方法】在采用流点法初筛得到润湿性能良好的润湿分散剂之后,分别采用正交设计和均匀设计制备30%噻虫胺悬浮剂。综合考察润湿分散剂和黏度调节剂对制剂热贮析水率、离心沉淀率、黏度、流动性、分散性、热贮前后样品的粒度分布（D₁₀、D₅₀和D₉₀）和悬浮率的影响。通过主效应图分析正交试验结果,采用逐步回归和偏最小二乘法（PLS）分析均匀试验结果,最后检验优化配方的各项性能。【结果】正交试验和均匀试验的所有样品黏度均在144.50-317.84 mPa·s,均具有良好（良级或优级）的流动性和分散性。由于奥氏熟化作用,样品经热贮后,粒子的粒径轻微增大,D₁₀、D₅₀和D₉₀分别由0.56-1.00、0.88-1.53和1.77-2.68 μm变为0.76-1.02、1.12-1.56和2.07-3.25 μm。所有样品贮前悬浮率均在91.88%-96.39%,经热贮后样品的悬浮率变化不大,分别在91.91%-96.13%,符合悬浮剂质量控制的一般要求,故本研究主要优化了热贮析水率和离心沉淀率两个指标。正交试验分析结果表明,T2700、黄原胶和硅酸镁铝的用量对热贮析水率和离心沉淀率均有显著影响,且均随用量增加而降低,而NR1601的用量对两个因变量的影响不显著。采用正交设计优化的配方,样品黏度为229.6 mPa·s,流动性和分散性良好,热贮前后悬浮率分别为（94.76±0.70）%和（93.50±0.20）%,热贮析水率为（4.23±0.19）%,离心沉淀率也低于10%。均匀设计中,PLS平方项模型对热贮析水率有良好的预测性,热贮析水率为（2.55±0.03）%,离心沉淀率也仅为（4.36±0.21）%,优化样品的黏度为324.16 mPa·s,流动性和分散性良好,热贮前后悬浮率分别为（93.19±0.09）%和（92.77±0.22）%,粒子的粒径小且分布较窄。PLS线性模型对离心沉淀率表现出良好的预测性,优化配方的离心沉淀率为（7.75±0.14）%,热贮析水率为（5.24±0.19）%。逐步回归模型对因变量的预测性均较差,优化配方也并非最优配方,热贮析水率为（9.51±0.20）%,离心沉淀率也高达（16.63±0.19）%。采用双重筛选逐步回归和PLS可以同时优化热贮析水率和离心沉淀率两个因变量,其中前者优化的模型拟合性比后者好,但其优化配方也并非最优配方。【结论】正交设计试验次数较多,但数据分析方法简单易掌握,采用主效应图结合方差分析即可有效地优化30%噻虫胺悬浮剂配方。均匀设计的稳健性差于正交设计,但其试验次数少,可有效降低试验成本,若能掌握其复杂的统计及分析方法,也可以获得理想的优化配方。     

4LZS-1.8型联合收割机脱分选系统性能正交试验

为解决传统横轴流联合收割机在水稻脱分选作业时存在的问题,4LZS-1.8型联合收割机采用差速脱粒滚筒和圆锥形清选风机等新型工作部件,以提升脱分选性能,其结构参数和工作参数有待通过试验来明确。由于田间试验的重复性差,以4LZS-1.8型联合收割机脱分选装置实际结构和尺寸为基础,自行研制了工作性能试验台。利用正交试验方法考察脱粒滚筒转速组合、脱粒滚筒长度比例组合、圆锥形风机叶片锥度等工作参数和结构参数对损失率、破碎率、含杂率、脱粒功耗等性能指标的影响程度。试验结果表明:在喂入量为2 kg/s时,影响4LZS-1.8型联合收割机脱分选工作性能的因素主次顺序为差速滚筒转速组合(B)、圆锥形风机叶片锥度(C)、差速滚筒高低速段长度比(A);最优方案为B=750/950 r/min、C=5°、A=2∶8(28型),对应性能指标为损失率1.28%、破碎率0.32%、含杂率0.48%,对应差速脱粒滚筒总功耗为16.66 k W,其中低速滚筒功耗占总功耗的74.73%,高速滚筒功耗占总功耗的25.27%。     

复合固结黏性土强度及抗裂性能的正交试验

利用正交试验设计方法,以7d无侧限抗压强度为考核指标,对用ZL-1土质固化剂、石灰、水泥作为固化材料的复合固结黏性土进行了试验设计,采用极差、方差分析方法对试验结果进行了分析。结果表明水泥是对固结土强度影响最大的因素,其次是石灰,固化剂的影响较小。在正交试验的基础上,考虑了强度、造价以及施工难度等因素,确定了固结土的优化配合比,即固化剂用量0.015%、石灰用量6%。此优化配比的7d无侧限抗压强度为1.22MPa,与传统石灰土(石灰10%)7d无侧限抗压强度基本相等。对优化配合比条件下的复合固结黏性土与传统石灰土的抗裂性能进行了对比分析,结果表明固结土的温度抗裂性能与干燥抗裂性能均优于传统的石灰稳定土。     

小型水稻联合收割机旋风分离清选装置的结构优化与试验

旋风分离清选装置具有体积小、重量轻、结构简单等优点,现已广泛应用于小型水稻联合收割机。但其清选过程中仍存在损失率高、湿物料清选效果不佳等问题,通过对旋风分离筒内部结构进一步优化与改进,并运用Fluent 15.0软件对优化前后的分离筒内部气流场进行了比较分析。以吸杂风机转速、扬谷器转速、挡板倾斜角度为试验因素,清洁率和损失率为性能评价指标,运用三元二次正交试验方法进行了台架试验,试验结果表明：当吸杂风机转速为2 452 r/min,扬谷器转速为783.8 r/min,挡板倾斜角度为41°时,装置性能最佳,此时清洁率为98.26%,损失率为0.003 5%。对照试验结果表明：脱出物含水率越高,装置优化后性能提升效果越明显,该结果可为后期旋风分离筒结构优化设计提供参考。     

油菜正负气压组合式穴播器设计与试验

针对实际生产中油菜机械铺膜穴播缺乏穴粒数精确可控排种器的问题,设计了一种采用负压吸种、正压卸种、鸭嘴成穴、二次投种的油菜正负气压组合式穴播器,实现油菜机械铺膜穴播1～3粒的作业要求。建立吸种、携种和卸种过程种子的力学模型并结合FLUENT仿真分析,分析确定了油菜正负气压组合式穴播器结构及其参数;选取影响穴播器排种性能的负压、种层高度、排种轮主轴转速和正压开展了以穴粒数合格率、空穴率为试验指标的穴播器排种性能单因素试验,并按照响应曲面法的二次正交旋转中心组合试验开展了工作参数的优化和验证。试验结果表明:影响穴播器穴粒数合格率的因素主次顺序为负压、排种轮主轴转速、正压,穴播器最佳排种性能工作参数组合为排种轮主轴转速7.5 r/min、负压-2 000 Pa、正压850 Pa。台架验证试验结果表明,穴播器的穴粒数合格率(1～3粒)为88.15%,空穴率为4.43%,满足油菜机械铺膜穴播的要求。     

核桃物料空气动力学特性与风选分离装置试验

【目的】为了提高核桃分离装置的清选性能,研究核桃物料空气动力学特性,本研究设计了一种核桃风选分离装置.【方法】以新新2核桃为试验对象,首先对正常核桃与空瘪核桃的空气动力学特性进行理论分析,获得其悬浮速度,然后设计了核桃风选分离装置,并对风机进行选型计算,确定风机型号和转速范围,最终对该装置进行正交试验,确定其较优参数组合,并进行试验验证,验证其工作性能.【结果】通过采用理论分析与试验验证相结合的方式,得到正常核桃与空瘪核桃的悬浮速度分别为28.72、23.26 m/s,确定风机型号为2.5A-CF(A),取风机转速范围为2 400～3 400 r/min;试制物理装置,并进行正交试验,获得该装置的较优参数组合:风机转速2 900 r/min、调风板倾角80°、喂入量900 kg/h,试验验证结果表明该装置的核桃清选率为98.95%,损失率为1.24%.【结论】该装置有效地提高了核桃清选率,降低了损失率,具备良好的清选性能,可为研制核桃分离装置提供理论参考.     

基于ANSYS Workbench小麦脱粒机离心风机叶轮有限元分析

离心风机在农业生产中有着广泛的应用,叶轮是风机的主要部件之一,对风机性能有很大影响。本研究以小麦脱粒机离心风机的叶轮为研究对象,应用Creo建立风机叶轮的三维模型,并将模型以IGS格式导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中,对其进行静力学分析和模态分析。通过静力学分析,得到叶轮工作时的等效应力与应变云图:最大应力出现在轮盘轴孔台肩周围和叶片内侧与叶轮连接处,最大值为204.2 MPa,小于材料屈服强度420 MPa;通过模态分析,得到前八阶模态的振频和振型:叶轮的干扰频率21.82 Hz远小于前八阶模态的振频;根据分析结果,验证了叶轮工作的安全性。利用Creo和ANSYS Workbench的联合进行有限元分析,不仅缩短了静力学分析和模态分析所需的时间,而且提高了结果的准确性,为优化设计提供了理论依据。     

樟叶越桔不定根培养体系建立

以樟叶越桔组培苗叶片为试验材料,分析不同暗培养时间、激素、碳源以及培养基等因素对不定根诱导的影响,建立了樟叶越桔叶片诱导不定根的培养体系,并进一步采用正交试验设计筛选出樟叶越桔叶片直接诱导不定根的最优诱导方案。结果表明:WPM+IBA 1.0 mg/L+50.0g/L白砂糖+暗培养15 d为不定根的最适诱导条件,其生根率达96.7%。     

油菜脱出物双向切流喂入式旋风分离清选装置的设计与试验

为满足小型油菜联合收获机清选要求，创新设计了一种油菜脱出物双向切入式旋风分离清选装置。对其圆筒筛、双向输送绞龙、双向切入式旋风分离筒、吸杂风机等关键部件进行了结构设计和参数确定，试制了样机并实施了室内台架试验。选取对清选性能影响较大的喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速为因素，籽粒清洁率与损失率为评价指标开展单因素试验，以探明喂入量、抛料板转速和吸杂风机转速的较优范围；在此基础上开展了正交试验以寻求喂入量、抛料板转速、吸杂风机转速的优化参数组合。单因素试验结果表明，在喂入量不超过0.07 kg·s^-1、抛料板转速为600～800 r·min^-1、吸杂风机转速为1 600～1 800 r·min^-1时，籽粒清洁率≥94%,清选损失率≤8%。正交试验结果表明，影响清选性能的主次因素依次为：吸杂风机转速、喂入量、抛料板转速，优化参数组合为喂入量0.06 kg·s^-1、抛料板转速700 r·min^-1、吸杂风机转速1 800 r·min^-1,对应的籽粒清洁率为97.1...     

偏置分流叶片离心泵内流动机理及仿真分析

偏置分流叶片离心泵内流动机理是水力机械研究的热点问题之一.通过对偏置分流叶片离心泵内流场的流动机理进行分析,并采用FLUENT软件,对IS65-40-250型偏置分流叶片离心泵进行流场的数值模拟计算,揭示了流体在离心泵内的速度和压力分布规律.研究表明,采用分流叶片偏置方法,有利于提高离心泵内流场速度和压力分布的均匀性,...     

提高叶片结构适用性的打叶参数优化研究

[目的]研究不同框栏开口形状与尺寸、打辊转速、物料流量对打叶质量的影响与贡献率,探索提高叶片结构适用性的优化打叶参数组合。[方法]以河南烟叶为分析对象,采用正交试验设计,利用直观分析、方差分析、SSR检验、因素贡献度分析等分析方法对试验数据进行分析。[结果]在试验范围内,各因素对叶片结构影响的主次顺序为框栏、物料流量、转速,较优水平的打叶参数组合为一打六边形框栏组合、物料流量12 000 kg/h和打辊转速35 Hz。[结论]利用正交设计试验方法进行打叶参数优化,可减少试验次数,快速实现"降大提中控碎去梗"的目的,为满足卷烟工业企业对打后叶片结构需求变化提供了技术支持。     

复式植保机车桥组件静动态特性分析及优化设计

植保机装载药液的流动性和晃动性以及工作田地起伏不平使得植保机工作时受到冲击并振动。作为主要承载件和传力件的车桥桥壳和立柱,其强度、刚度和稳定性直接影响植保机的工作性能。基于ANSYS有限元模型对植保机4种典型工况进行静态特性分析和动态特性分析,得出前6阶固有频率和振型以及桥壳和立柱的薄弱部分。基于Workbench优化模块,采用试验设计和响应曲面法结合的多目标优化,以频率和质量为优化目标,以强度和刚度为约束条件对桥壳进行结构优化,结果表明,优化后的车桥组件在满足强度、刚度要求的基础上,固有频率远离激振频率,总质量降低了24. 1%。     

气吸双滚筒式棉花精量排种器的设计与试验

【目的】为提高气吸滚筒式排种器充种性能，降低负压风机能耗，设计了一种气吸双滚筒式排种器。【方法】理论分析排种过程中棉花种子的受力状态，利用Solidworks对排种器进行三维建模，运用流体仿真软件对3.8 mm孔径的滚筒进行内流场模拟，掌握内流场速度及压力变化的规律，对比有无内置滚筒结构对型孔处气体流速的影响。利用Design-expert 13.0软件设计了两因素五水平二次旋转正交组合试验方案，以负压和前进速度为试验因素，建立了漏播率、合格率和重播率等评价指标的响应曲面，进而对工作性能进行评价。【结果】通过优化回归方程得到最佳参数组合，并经台架试验验证。在负压为2.39 kPa、前进速度为4.55 km/h的条件下，排种器播种棉花种子的合格率为91.8%，漏播率为3.3%，重播率为4.9%。【结论】自行设计的排种器可满足棉花种子精量播种的农艺要求，显著降低风机能耗，为机械化播种提供技术性参考。     

藜麦叶片黄酮类物质的提取及基因型差异

为了优化藜麦Chenopodium quinoa叶片黄酮的乙醇提取工艺和分析基因型间的差异,为藜麦黄酮的开发和高黄酮的品种筛选提供理论依据,采用3因子3水平正交试验设计,探讨了乙醇体积分数、料液比和浸提时间等因素对藜麦叶片黄酮提取率的影响;并采用最佳提取条件,对10个不同基因型品种藜麦的叶片黄酮得率进行了比较分析。结果表明:藜麦叶片黄酮最佳提取条件为体积分数70%乙醇,1∶40料液比,80℃水浴下回流浸提0.5 h。在优化条件下,1次提取工艺得率达85%以上。各因素对叶片黄酮提取率的影响程度依次为:浸提时间>乙醇体积分数>料液比。比较结果发现:藜麦叶片黄酮得率存在明显基因型差异,其中品种PI814932的叶片黄酮类物质得率最高,达0.933%。所测藜麦品种的叶片黄酮平均得率为0.619%,变异系数为34.44%。研究表明:乙醇回流法适于提取藜麦总黄酮类化合物。