基于玉米通风阻力试验的Ergun模型修正

为了提高玉米干燥的数值模拟的准确性,结合试验对数值模拟中选用描述玉米通风阻力的传统模型进行完善。为此,将玉米层视为多孔介质区域进行分析,从而确定选用的阻力方程为最常用的Ergun方程;因不同风速选用的湍流模型不同,试验数值与Ergun计算值出入很大,因而对Ergun方程进行修正,按区间引入影响因子,合理化修正完善传统Ergun模型,得到更适用于玉米通风阻力的数学模型。最后,结合修正后的模型分析研究玉米层厚度、给定风速及孔隙率对通风阻力的影响。     

风筛式清选装置振动筛上物料运动CFD-DEM数值模拟

采用计算流体力学和颗粒离散元耦合的方法模拟风筛式清选装置中物料在筛面上的运动,并将模拟结果和试验结果进行了对比。仿真结果表明：在一定范围内风机出风口风速增加,物料后移速度增加,有助于提高振动筛的处理能力,但也会增加籽粒的损失;风速增加使籽粒在筛下分布后移,在15分区后籽粒数量很少。通过试验验证表明,利用CFD-DEM耦合对风筛式清选装置进行数值模拟是可行的。     

干燥机粮层通风阻力特性数值模拟与试验

粮层内部通风阻力特性是影响干燥均匀性和能量损耗的关键因素之一。针对传统的经验公式存在精度偏低、未考虑粮层多孔介质的复杂变化因素和非线性的不确定性问题,基于传统的Ergun模型进行了压力损失因素分析;在通风阻力试验平台测定试验数据,通过探索性分析方法对风速进行分段,引入误差影响因子λ,导出了一种新的基于多孔介质Ergun的稻谷变层压力场模型;给出了优化阻力特性曲线,构建了变层阻力与层厚的数学关系。试验结果证实,风速小于0.2m/s时,λ取值为1;风速在0.2~0.4m/s范围内时,λ取值为0.89;风速在0.4~0.6m/s范围内时,λ取值为0.79。     

圆锥指数仪贯入沙土试验的离散元法模拟

利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土的试验进行了数值模拟研究.贯入试验与数值模拟结果所揭示的现象相吻合,即圆锥侧壁上的土壤摩擦阻力对总贯入阻力影响微小.离散元数值模拟结果显示,贯入圆锥锥尖部位的颗粒力链为强力链,颗粒的速度数值较大但方向杂乱,其他位置颗粒几乎静止;圆锥指数仪的贯入阻力随贯入深度增加而显著增大;土槽侧壁的正压...     

风速对温室内气流分布影响的CFD模拟及预测

基于CFD数值模拟技术,采用标准湍流模型和DO辐射模型对室外风速为0.9m·s-1时Venlo型玻璃温室内气流分布模式进行了3-D稳态求解,并对模拟结果进行了试验验证,结果表明:模拟值与实测值吻合良好,平均相对误差为13.4%,CFD数值模型有效.采用该模型对室外风速为1.5m·s-1和2m·s-1时室内气流场进行了预测,并得出了3种风速下温室的通风率与室外风速之间呈线性关系,R2=0.9846.风速是影响温室通风率的关键因素.风速低时,室内气流分布模式受室外环境影响较轻微,作物区气流分布比较均匀一致;随着风速的增高,室内气流流速增大并伴有涡流出现,温室高度方向梯度明显.     

月壤力学性质对月球车牵引性能影响的模拟

采用离散元软件PFC2D,对月球车驱动轮在不同力学性质月壤上的牵引通过特性进行了数值模拟.研究采用线性接触刚度模型,通过双轴试验反复调整颗粒细观参数建立月壤离散元模型,其物理力学性质与真实月壤相似.在相同试验条件下,模拟试验与土槽试验结果趋势一致;模拟试验结果表明,挂钩牵引力随颗粒间摩擦因数增加而增加,当摩擦因数在1左右时增加趋于平缓;挂钩牵引力随孔隙率增加而线性减少;挂钩牵引力随粒径分布(rmax/rmin)增加先增加,当粒径分布大于5后减小,挂钩牵引力随重力加速度增加而增加,在1/6地球重力条件下,滑转率20%时,驱动轮的挂钩牵引力约为地球重力时的77.3%.     

四向通风混流干燥段内稻谷流动特性研究——基于EDEM

针对四向通风混流干燥段内稻谷的流动特性，运用三维激光扫描方式提取稻谷几何尺寸，基于离散元法，应用EDEM软件对干燥段内稻谷的流动特性进行了数值模拟，并通过试验台的试验证明了仿真结果的准确性。仿真模拟及试验表明：仿真结果与稻谷实际流动情况基本一致，稻谷在四向通风混流干燥段内呈现空间S型轨迹差速流动，相邻角状管之间中心区域的稻谷流速最高，其值为0.036m/s。研究结果可为后期稻谷热风干燥段的结构优化设计提供重要参考。     

顺、逆流动态及静态谷层气流阻力的试验研究

本文应用二次D-饱和最优实验设计的方法探讨了小麦和玉米在流动过程中顺、逆流的谷层气流阻力与风速、谷层厚度、粮食流动速度的关系，通过回归分析建立了动态谷层气流阻力的数学模型，对动、静态谷层气流阻力进行了对比分析，对水分高低的影响作了单因素试验分析，对静态理论公式△H=aLgwV+bLgwV2应用于动态粮层时作了修正。     

基于非稳态热探针法的稻谷导热系数的测定

根据传热理论,导出探针法测定稻谷导热系数的数学模型。通过测定探针的升温速率,由上述数学模型计算出不同含水率稻谷的导热系数。实验结果表明,在常温下,产于我国南方地区的短粒型稻谷的导热系数随含水率的增加而增大。回归分析表明,短粒型稻谷的导热系数与含水率之间为线性关系。     

玉米收获机聚氨酯橡胶筛筛分性能仿真与试验

为降低玉米贯流式风筛加工成本、加工难度以及提高筛面物料的分散程度,采用新型聚氨酯橡胶筛代替金属筛,试验测得筛面上各颗粒相与聚氨酯橡胶间的静摩擦因数、碰撞恢复系数等物理参数,并推导出聚氨酯橡胶的剪切模量。利用EDEM建立筛板上的各颗粒相模型,通过CFD-DEM耦合方式对聚氨酯橡胶筛上不同区域的颗粒相数量进行数值模拟分析。聚氨酯橡胶筛的仿真结果表明,相同时间聚氨酯橡胶筛上颗粒相的分散度大于金属筛上颗粒相的分散度,证明聚氨酯橡胶筛更有利于物料的分散,进而提高筛面的使用效率。当喂入量为5 kg/s,玉米清选装置入口风速为12 m/s时,清选装置清选损失率为1.93%,达到玉米收获机国家标准和行业标准要求,聚氨酯橡胶筛使籽粒清洁率达到95.3%,相对于金属筛提高了16.33个百分点。     

联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台的设计

利用联合收割机内燃机的排气余热产生的热风联合远红外在机干燥能够有效实现谷物的干燥节能,并防止稻谷发生霉变。为了验证该在机干燥方案的可行性并优化在机干燥工艺,以联合收割机的谷物提升搅龙和收粮箱为基础,搭建了联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台。该试验台能够实现收割速度、干燥风温和风速以及2个远红外加热器功率的多因素组合试验,模拟了在联合收割机中直接进行谷物干燥的作业环境。该试验台的搭建为优化在机干燥设备和干燥工艺等方面研究提供有利的平台。     

玉米收获机籽粒回收装置气流场分布试验研究

为了提高玉米收获机籽粒回收率和减小回收籽粒的含杂率,设计了上置风机振动筛式籽粒回收装置,用于清除轻杂物,促使苞叶翻转并顺利排出机外,并对其气流场的主要影响因素进行试验研究。为探究分风板对回收室内气流场的影响,应用Fluent模块进行仿真分析,仿真结果表明,分风板能够有效改善回收室内气流分布情况。为获取籽粒回收室内气流场的精确分布,在回收室内设置若干个测量点,采用风速仪测量各点处的风速,并观察分析苞叶在气流场作用下的姿态。为探究所设计气流场对籽粒回收率的影响,选取风机转速、出风倾角及作业速度为试验因素,籽粒回收率为评价指标,进行了3因素3水平正交田间试验,利用SPSS软件对试验结果进行方差和均值分析,得到各试验因素对试验指标的影响和主次顺序。试验结果表明,风机转速对籽粒回收率影响最大,出风倾角次之,而作业速度影响不显著。最佳组合为风机转速1 000 r/min,出风倾角15°。      

船式拖拉机气层减阻研究

为预估不同含水率的水田土壤气层减阻所需通气量,通过流变仪测得相应的水田土壤参数,并构建仿真模型进行了相应仿真试验。在试验过程中,分析了不同通气量下的船底气层覆盖情况以及不同通气量下的阻力变化,解释了其减阻机理,并采用公式的形式拟合了含水率与最优通气量的关系。研究发现:含水率为80%的水田土壤减阻率可以高达21.9%,对于含水率较低的水田土壤气层减阻效果不如含水率高的;气层减阻主要为减小摩擦阻力,对于粘压阻力减小效果不明显,水田土壤粘性对于粘压阻力影响较大。     

基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺研究

为保证稻谷干燥后品质、提高干燥效率,基于不同含水率稻谷的玻璃化转变温度,提出变温热风干燥工艺。采用三因素五水平中心组合试验方法,以稻谷温度、初始含水率和热风风速为影响因素,以稻谷爆腰指数、整精米率和干燥时间为评价指标,研究稻谷玻璃化转变温度、恒温和变温干燥特性,模拟解析稻谷干燥过程中传热传质规律,以5、10、15℃的变温幅度进行变温干燥试验。结果表明,稻谷玻璃化转变温度与其含水率呈负相关,恒温干燥最佳工艺参数为稻谷温度47℃、初始含水率22.0%、热风风速0.50 m/s,干燥后稻谷爆腰指数70、整精米率57.67%、干燥时间195 min;与恒温干燥相比,以5℃和10℃为变温幅度的变温干燥工艺,干燥后稻谷爆腰指数分别降低了20和10,整精米率提高12.6、7.7个百分点,干燥时间缩短30 min和60 min。研究表明,基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺明显改善了稻谷干燥后品质,提高了干燥效率。     

胡麻脱粒物料分离清选作业机参数优化与试验

为进一步提升胡麻脱粒物料分离清选作业机的工作性能,采用数值模拟仿真试验方法分析确定获得的单因素参数,以喂料装置振幅、物料层调节厚度和吸杂风机转速为自变量,以籽粒含杂率和清选损失率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,分别建立了各因素与籽粒含杂率和清选损失率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:3个因素对籽粒含杂率影响的主次顺序为吸杂风机转速、喂料装置振幅和物料层调节厚度,对清选损失率影响的主次顺序为吸杂风机转速、物料层调节厚度和喂料装置振幅;作业机最佳工作参数为:喂料装置振幅16.5 mm、物料层调节厚度7.0 mm、吸杂风机转速1 775 r/min(即对应的吸杂风机转速变频频率为59.2 Hz)。验证试验表明,籽粒含杂率和清选损失率均值分别为7.86%和1.58%,说明在最优工作参数下作业机能够降低胡麻脱粒物料在机械化分离清选过程中的含杂与损失程度。     

水田风送施肥参数检测试验台设计与试验

水田侧深施肥田间试验受插秧作业季短、作业性能不稳定等多种因素影响，而传统室内土槽无法进行风送式水田施肥试验，设计了一种可进行风送水田施肥排肥参数检测的试验台。试验台主要由机械部分、测控部分、风送排肥部分和软件部分组成。综合采用自动控制技术、多传感器技术和液压传动技术模拟水田工况，实现风送排肥过程中风压、风速等参数实时采集和显示，可灵活控制排肥轮转速和转停频率。试验台性能验证试验表明，试验台行进速度可在0~1.62m/s内调节，误差1.5%；输肥气流速度在0~30m/s之间，满足风送排肥需求；排肥系统最大排肥变异系数为5.79%，施肥效果良好。对该试验台进行侧深施肥系统测试，结果表明，对施肥均匀性变异系数的影响因素由大到小依次为：排肥轮转速、台车前进速度、风机风速。试验台能够在实验室环境进行风送式水田施肥机构参数检测，缩短了水田风送施肥关键部件的研发周期，为实现水田施肥智能控制打下基础。     

稻谷收获、干燥和仓储节粮减损技术Technology of saving grain and reducing loss for paddy harvesting, drying and storage 潘保利、潘久君

稻谷收获、干燥和储藏是收获后处理的三个重要环节,是粮食安全生产的重要国策,这三个环节不是独立事项,互有关联,前者影响后者。在实际生产中很多生产者不在最佳时期收获水稻,少部分割晒提早收获,大部分为好脱粒而在完熟初期后期收获,北方还有在下霜后收获；南方稻谷干燥前在场地上堆放,时间一长就会霉变和腐烂；稻谷常温通风储藏,高温高湿天气易使仓内稻谷发热、结顶、病虫害等。这些传统的方式都会不同程度的造成稻谷损失和营养损失。所以本文重点对我国稻谷收获、干燥和储藏三个环节的现存问题和节粮减损的具体措施,提出新的科学合理的建议和方法,供研究探讨和逐步实施,以促进三个生产环节的技术进步,使稻谷的损失降至最小。     

稻谷固定床深层干燥的计算机模拟

针对稻谷固定床深层间歇干燥过程中的加热和缓苏两个阶段建立了数学模型，用C语言编制了相应的运算程序。用该模型计算了不同干燥介质温度和湿度、不同粮食初始含水率和温度条件下，不同层厚处稻谷的含水率和温度，计算结果与试验结果基本相符。     

蚯蚓运动特征仿生筛筛上玉米脱出物运动特性研究

为探究基于蚯蚓运动特征的仿生筛上玉米脱出物的运动特性,利用API实现了仿生筛在EDEM中的非简谐运动(两移动一转动),并采用CFD-DEM耦合方法对玉米脱出物在气流和仿生筛共同作用下的筛上运动进行了数值模拟。通过分析玉米脱出物的筛分过程,明晰了仿生筛对筛上玉米脱出物的运移机理。探究了玉米脱出物在仿生筛上不同区域的水平运移和竖直分层。数值模拟结果表明：玉米籽粒、芯和茎秆在仿生筛上的平均水平速度分别为0.63、1.60、2.51 m/s,有利于籽粒和杂余沿筛面水平分离和分散;玉米脱出物在筛体前部的平均水平速度最大,为1.71 m/s,表明仿生筛能够将筛体前部的玉米脱出物快速向后运移以减少进料端堆积;随着玉米脱出物由筛体中部运动到筛体尾部,玉米籽粒平均竖直位移降低20.61 mm,而芯和茎秆平均竖直位移却分别增大9.84 mm和5.70 mm,籽粒和杂余在竖直方向上的分层明显;通过高速摄像分析了玉米脱出物在仿生筛上的运动状态,并提取了玉米脱出物在筛体前、中部区域的平均水平速度,其变化规律与数值模拟结果基本一致,验证了仿生筛对筛上玉米脱出物的运移机理。当仿生筛清选装置入口气流速度为12.8 m...