自激振动深松机减阻试验研究

为了研究在土壤深松过程中深松机产生自激振动的原因及振动减阻机理,作者应用机械振动原理和信号测试技术,借助电测仪器与设备对由1SQ-127型全方位深松机所组成的自激振动式深松机系统进行了耕深、土壤阻力以及拖拉机牵引阻力等随机信号的测试及数据处理分析。系统地研究了“拖拉机－深松机－土壤”系统的动态特性,探讨深松机减阻节能的技术途径与方法。     

带翼振动深松铲运动特性分析及试验研究

为解决目前深松作业机具在南方大粘性、易板结及压实特别严重的土壤特性下,机具耕作阻力大、深松质量不高的问题,对带翼振动深松铲深松机理进行研究。通过对机具深松部件进行运动仿真,对速度、加速度、运动轨迹进行分析表明:铲翼和铲尖的切削和抬升土壤过程同步交替进行;铲尖水平方向速度和加速度幅值很大,主要切削土壤,铲翼垂直速度和加速度幅值很大,主要抬升土壤;铲翼对土壤进行二次的破碎疏松,以较小的耕作阻力有效提高了土壤疏松质量。田间试验结果表明:振动深松后在10~20cm和20~30cm土层的坚实度降低了54.2%和53.7%,不振动深松10~20cm和20~30cm土层的坚实度降低了41.6%和48.8%;特别是在0~1 0 cm土层振动深松使土壤坚实度比深松前降低了7 0.1%,远大于不振动深松的4 2.7%;带翼深松铲振动深松相比不振动深松可以减少3.2%~27.2%的牵引力阻力,减阻效果明显。由此可为带翼深松铲结构优化和提高深松机具在南方的作业性能提供理论参考。     

离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置

为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案离心泵的性能参数及叶轮内部流动情况,将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方案在全流量下进行对比分析,并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下,分析了粗糙度的影响.结果表明:该离心泵模型在目标流量下,应用仿生叶片后,其水力效率变化有限,而叶片壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约12.7%;布置于任意位置的仿生非光滑单元均能在一定范围内产生减阻效果,相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加关系;在全流量下,将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部,相比于将其布置于叶片背面的出口部分,增效率与减阻率均更为优秀,且2种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相近;粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层,但无法实现减阻效果.该研究表明,仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关,在使用一定个数的仿生凹坑单元的前提下,应尽量将凹坑布置在剪应力大处.     

娄孟柴油管道减阻剂加注方案

娄孟柴油管道是连接青岛石化和四方油库的炼化企业内部管道,其管输油品从首站到末站的时间不足2h,采用正常的减阻剂加注工艺无法达到预期的减阻增输目的,因此需要探索适用的减阻剂加注方案。基于减阻剂室内小型评价环道测试过程的启示和室内实验结果,利用管输柴油提前将减阻剂溶解或稀释为质量体积比0．3％～1％的溶液,再注入管道,使减阻剂迅速发挥作用,解决了娄孟管道的加剂增输问题。该方法可以推广到短距离输油管道以及码头装船、卸船管道等,具有示范意义。     

高分子聚合物的湍流减阻机理

对链状高分子聚合物进行球-棍模型简化,使得在描述其减阻机理时更加直观形象。利用流体流动控制方程和高分子本构方程进行直接数值模拟,根据模拟结果研究聚合物的主要减阻机理。在湍流条件下,聚合物反向扭矩从根本上抑制了湍流发卡型漩涡的迸发和再生,进而减少流体的湍流脉动及流动阻力损失。其中,聚合物的正向扭矩作用在发卡型漩涡的拱形头部和第2个发卡型漩涡的腿部,抑制湍流漩涡的迸发频率和强度,减少新的发卡型漩涡的生成;聚合物的反向扭矩作用在发卡型漩涡的卷曲方向,可以减小漩涡的弯曲率和倾斜角度。     

我国灭茬机具及其刀具的发展现状

阐述了作物根茬处理机具的现状,对几种不同类型根茬处理复合作业机具及其刀具的结构、性能和特点进行了分析,指出了普遍采用的灭茬机具存在的问题,提出了灭茬机具今后的研究方向。其中,包括对灭茬刀具进行改进,降低功耗、增强其抗磨性及将农机与农艺结合。     

土壤深松技术研究进展

论述了深松机具的种类以及深松部件减阻节能的技术措施，分析了土壤-深松部件接触系统的相互关系，提出了基于典型土壤动物的脱附减阻和深松碎土机理的仿生深松部件的设计思路。     

基于SPH算法的立式旋耕刀土壤切削仿真模拟简

立式旋耕是丘陵山地改善土壤结构、增加耕作深度的耕作方式之一,为研究立式旋耕刀与土壤切削的作用机理,优化刀片结构达到减阻降耗的目的,利用ANSYS/LS-DYNA软件并采用SPH方法对旋耕刀进行有限元动态仿真,对3种不同螺旋线型的刀片进行对比分析.根据仿真结果分析了旋耕刀的切削阻力和切削功率变化规律,最终选用的B刀片比A刀片切削阻力降低9.42%,切削功率降低14.02%,并对B旋耕刀进行田间实验,其功率和扭矩与仿真分析结论一致.     

仿生偏柱式减阻深松铲设计及离散元仿真分析

过大的深松阻力是限制深松作业效果及深松机推广的重要原因之一,而深松阻力主要由深松铲引起,因而改进其结构、减小其作业阻力将有助于节能降耗及深松作业的推广。以善于挖掘的竹鼠及蚁狮幼虫为仿生对象,应用三维扫描仪对竹鼠爪趾及蚁狮幼虫进行结构获取,建立竹鼠爪趾及蚁狮幼虫背部的三维曲面。应用逆向工程原理提取优异的挖掘曲线,据此建立偏柱式深松铲三维模型。以深松深度、深松铲宽度及深松铲入土角为设计目标,设计出3种仿生偏柱式深松铲,并提出一种偏柱式深松铲铲柄的设计方法。应用EDEM软件对深松阻力进行模拟可知,深松铲铲柄及铲尖的仿生设计可有效减小其深松阻力,最大可减阻12.92%。仿生偏柱式深松铲设计将为深松铲结构优化提供新的设计思路。      

减阻剂的模拟环道评价

减阻剂应用于输油管道可以达到增输或降压的目的,其性能评价是一个重要课题。阐述了利用环道进行减阻剂性能评价的原理,并给出了一套室内模拟环道评价装置。对环道的装置构成、设计规格和水力学特征进行了介绍。测定了室内合成EP系列减阻剂的减阻性能,对减阻剂与流体相互作用规律进行了探讨。试验结果表明,雷诺数在9000(对应管壁剪速1276s~(-1)左右时,减阻剂性能达到最大值,之后由于减阻剂的剪切降解导致减阻率降低;减阻率在加剂浓度约15mg/L时达到最大值,约74％。