蔬菜种子风力筛选机分离室气固两相流模拟与试验

分离室作为蔬菜种子风力筛选机的重要组成部分,其风机频率和风门开度对种子筛选分离的质量有着重要的影响。利用Fluent软件的RNG k-ε湍流模型和DPM离散相模型,仿真了物料在分离室中的运动过程。用多项式拟合法分析了仿真结果,获得工作参数(风机频率和风门开度)与清选性能(清洁率和损失率)的关系。在此基础上,对清洁率和损失率进行运算,得到清选效率,该指标全面综合地反映了不同工况下清选效果的优劣。由清选效率的三维图及其等值线图能够便捷地分析分离室的最优工作参数。通过以上方法,得到上海青种子、菠菜种子和小白菜种子最优工作参数。分别是风机频率35 Hz、风门开度75%;风机频率42 Hz、风门开度80%;风机频率36 Hz、风门开度80%,对应的清选效率分别是88%、84%和88%。设计实机验证试验,比较了不同工况下清选性能的仿真结果与试验结果,二者吻合度较高,证明了分离室气固两相流模型的可靠性。     

基于CFD-DEM的收获机分离室内谷物运动模拟与试验

采用计算流体力学与离散元耦合的方法对割前摘脱稻麦联合收获机惯性分离室内谷物的运动进行数值模拟。仿真结果表明:籽粒和短茎秆在气流作用下能够实现分离,分离室入口气体速度增加,有助于提高分离室初清选谷物的性能,但入口气体速度增加使得分离室后部气体湍流现象加重,且能耗也随之增加;不饱满籽粒能在分离室内实现沉降。对仿真结果进行了试验验证,结果表明利用CFD-DEM对分离室内谷物运动进行数值模拟是可行的。     

联合收获机惯性沉降分离室内籽粒运动规律

根据牛顿第二定律,建立了惯性沉降分离室内包含多因素的籽粒运动微分方程式。利用拉格朗日法的离散相模型对惯性沉降分离室内籽粒运动进行了数值计算,得到了籽粒在惯性沉降分离室内的运动轨迹,沉降、分离等运动规律,并通过数值计算得到分离室入口气流速度和籽粒初速度对分离室分离效率的影响规律。     

惯性沉降分离室内三维定常气流流动数值计算

为了解气流在4ZTL-1800型割前摘脱稻（麦）联合收获机惯性沉降分离室内的运动规律，从流体力学和湍流理论出发，建立了气体运动微分方程式及k-ε湍流模型，并利用Fluent软件对惯性沉降分离室内三维定常气流进行了数值计算，得到了气体在惯性沉降分离室内的流动特征。根据其特征对分离室结构进行了改进设计，数值计算结果表明改进后惯性沉降分离室内的气流流场得到了改善。     

旋流自吸泵气液分离室结构对性能影响的预测

针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建立了性能预测模型,对不同分离室高度下的模型进行了性能预测,并将预测结果进行了对比研究.结果显示：分离室对泵基本性能影响较大,在小流量区分离室高度对效率影响很小.为了得到最好的综合性能,对于某一方案,分离室的高度存在一个最佳值.最佳值的选取可以通过CFD进行性能预测,根据对比结果进行估算.     

机采籽棉残膜分离机分离室的结构优化研究

针对网状滚筒式机采籽棉残膜分离机的分离室内滚筒两侧进入籽棉以及分离室滚筒下方壁面结构不合理,导致存在籽棉堵塞的现象,通过利用Fluent流场分析软件对分离室内的流线趋势进行了研究,并根据分析结果对分离室内滚筒两侧结构和分离室壁面结构进行了优化。     

离心泵内双龙卷风式分离涡数值分析

为探究弯管式离心泵的内流不稳定特性,基于雷诺时均模型和旋涡判别Q准则,对离心泵设计工况下的旋涡流动进行仿真研究。基于数值计算结果,获得了叶片吸力面的拓扑结构,捕捉到驻扎于叶片上的驻脚和游离于叶轮上游的低压泡,两者共同构成了双龙卷风式分离涡。导出其基本形成机理:吸入室中的弯管流动和消旋板绕流构成了进口畸变流,包含反向涡对和低压回流。畸变流迫使进口冲角增大,吸力面发生流动分离并伴有旋涡脱落,脱落涡在回流作用下向叶轮上游运动,逐渐发展成为独立的集中分离涡,连接叶轮上游壁面与叶片吸力面。嵌入完全空化模型,证实设计工况下龙卷风式分离涡存在涡生空化特性,可能增加离心泵运行噪声。     

割前摘脱联合收获机惯性沉降分离室能耗研究

4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机采用惯性沉降分离室来实现谷物与气流的分离。目前对惯性沉降分离室内气体的流动特性、压力损失特性及其受结构参数的影响规律等研究还未见研究报道。为此,建立了惯性沉降分离室内气相守恒方程,在此基础上应用Fluent软件对分离室结构参数对其压力损失的影响规律进行了数值模拟计算,得到了结构参数对压力损失的影响规律。经实验验证表明,模拟值与试验值基本吻合,研究结果为进一步优化惯性沉降分离室的结构、减小体积和降低压力损失提供了理论依据。     

大气压力对发动机本体传热量的影响研究

以某型车用发动机为研究对象,基于发动机仿真软件Gt-Suite建立了发动机工作过程及其冷却系统全耦合数值仿真模型,利用台架热平衡试验对该型发动机在外特性工况点下的功率、燃油消耗率和本体传热量进行了验证,结果表明该仿真模型具有良好的计算精度.通过改变模型环境边界条件,计算并分析了大气压力变化对该型发动机在最大扭矩工况和额定工况下本体传热量的影响.该研究可为提高车用发动机高原环境适应性及其技术改进研究提供理论依据.     

拖拉机传动系传动效率仿真计算

以某款拖拉机传动系为研究对象,建立了传动效率的一维仿真分析模型,基于试验数据对仿真模型进行标定,对该传动系在拖拉机常用工作挡的传动效率进行仿真计算。同时对传动系在不同负荷和转速下的传动效率进行仿真,研究了负荷与转速对传动效率的影响。探索了一种全新的基于计算机仿真的传动系传动效率计算方法。     

气吸式惯性沉降分离室的性能研究

对气吸式割前摘脱联合收获机惯性沉降分离室的压力损失和物料沉降分离效果进行了研究,结果表明:在主要结构参数中,分离室的后壁倾角必须为90°才能满足清选要求;分离室开度是影响压力损失的主要因素,但对物料分离效果没有影响;楔形隔板的沉降效果优于楔形加平板导流体.上述结论为该惯性沉降分离室的性能优化设计提供了依据.     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。     

多层盘式秧盘热风辅助微波干燥机优化设计与性能试验

针对现有水稻秸秆营养穴盘（简称秧盘）热风辅助微波干燥机静态干燥时存在气流场和电磁场分布不均匀、干燥效率低和干燥品质差等问题，设计了多层盘式热风辅助微波干燥机，并主要对干燥机的微波谐振腔和气流均布室进行了优化设计。利用ANSYS Electronics软件对微波谐振腔馈口不同排列方式进行仿真，根据电磁场强度均匀性及S参数的影响，确定馈口的排列方式及高度；利用ANSYS Fluent软件对气流均布室的导流腔高度、气流均布腔高度及导流体底边直径进行优化；以秧盘为试验材料对该机性能和加热均匀性进行试验验证。结果表明，优化后气流均布室出口处气体流速的均匀性指数与优化前相比提高21.26%；微波谐振腔三馈口V-L-L排列方式下电磁场强度均匀性最好且S参数最小；馈口高度为160mm时反射功率最低，比馈口高度为70mm时降低78.13%；相较于热风干燥和微波干燥，秧盘在热风辅助微波干燥方式下干燥速率分别提高291.31%和86.48%，且干燥均匀性更好。该研究可为热风辅助微波干燥机的结构优化提供参考。     

气力播种供气柔性软管阻力的计算机模拟

气力播种机是利用气流排出种子并输送到种沟的播种机械。供风是气力播种机工作过程中的重要环节,而在播种机供风中又以柔性风筒供风应用最为广泛。因此,讨论柔性风筒供风参数的计算方法对于合理设计气力播种机和选配风机有着十分重要的意义。     

基于计算机视觉的新疆棉种颜色分选系统设计

设计了一套基于机器视觉的脱绒棉种在线分选系统,采用种子平抛和气吹分离的方式实现了新疆地区红棕色棉种与黑色棉种的自动分选。研究了无序状态下的种子图像采集方法,并通过区域细分的方式解决了无序种子与气流喷嘴的对应关系。提出了种子位置跟踪和分离算法,实现了对棉种图像处理结果的延时分离操作。实验结果表明:在传送带速度为0.50 m/s时,分选精度为88.6%,选出率为80.7%。     

热风式枸杞烘干机烘干室结构优化及流场分析

热风式枸杞烘干机有较高的性价比,市场上常用其进行枸杞鲜果的烘干,常见的热风式枸杞烘干机按烘干室结构不同可分为箱式及带式枸杞烘干机。为此,针对箱式枸杞烘干机工作过程中由于流场分布不均匀导致枸杞干果品质参次不齐及枸杞由于其含糖份较高在烘干过程中出现粘黏的问题,在带式连续烘干机的基础上,对带式枸杞烘干机烘干室结构进行优化设计。同时,采用CFD软件FLUENT对两种烘干室内的气流分布状况进行模拟分析及对比,仿真结果表明:带式枸杞烘干机烘干室内流场分布较均匀,改进后的烘干室有效解决了枸杞烘干过程中出现的粘黏问题,保证了枸杞烘干品质,验证了模型的可行性。本研究为优化热风式枸杞烘干机烘干室的设计研究提供了理论依据。     

基于CFD的牧草种子收获机沉降箱体改进设计与试验

现有牧草种子收获机在收获牧草种子时,其收获总损失率与破碎率较高,杂质清选效果差,沉降不充分。为了解决上述问题,在现有沉降箱的基础上进行理论及结构分析,结合具体需求及整机结构外形来改进沉降箱清选结构,设计了一种圆弧减速挡板,减小了种子受到的冲击力,调整了挡板的大小以及位置,使得更多的种子经过沉降进行清选,提升牧草种子收获的质量合格率。通过计算流体动力学仿真对沉降分离装置的内部流场进行了仿真模拟,选择雷诺应力模型和DPM模型分别对气相和固相进行模拟得到气流场分布图和颗粒场的运动轨迹图。结果表明设计的圆弧减速挡板对比折线降速挡板的结构提升了种子沉降率,并减小了种子破碎率,并且在入口风速提高时,提高了箱底种子捕获率。通过牧草种子收获机收割苜蓿实地试验,分别对比了无挡板以及折线减速挡板的收获合格率。结果表明,采用圆弧减速挡板的沉降箱收获种子时沉降损失率为0.19%,破碎率为0.9%,均达到相关行业标准,证明了该装置的有效性。     

气送式水稻施肥机输肥装置气固两相流仿真分析

通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对气送式水稻施肥机的气体肥料混合腔进行气固耦合数值研究。在数值模型中,使用EDEM软件模拟肥料颗粒,ANSYS Fluent软件描述气体相。通过研究混合腔喉部面积、喉部长度、气体入口压力和肥料排出速率的影响,分析气体和肥料的运动规律。模拟结果表明,2型喉管的气体肥料混合腔断面性能良好,喉部压力损失较小,气流速度最快。喉部面积和气流入口压力主要影响气流出口速度和混合腔轴向方向的肥料颗粒速度,肥料颗粒的移动受混合腔喉部长度和肥料进料速率的影响较小。喉部截面积的增加导致气流速度和压力损失在一定范围内下降。随着气流入口压力的增加,肥料所受合力和肥料颗粒速度均增加,适宜的气流入口压力为450~550Pa。结果表明,CFD-EDM耦合方法作为理解气流场中肥料颗粒运动规律的分析工具是可靠的,基于CFD-EDM耦合方法的肥料颗粒运动的数值模拟可为水稻侧深施肥装置的开发提供理论依据。该研究得到的优化后气体肥料混合腔结构参数及气动参数,对现有气送式水稻施肥机输肥装置的优化改进具有指导意义。