油菜高速免耕直播机驱动型开畦沟装置设计与试验

针对长江中下游稻油轮作区现有油菜直播开畦沟装置高速作业（≥10 km/h）时存在沟形稳定性较差、畦沟两侧厢面质量较差而导致油菜直播作业速度无法提高的问题，该研究研制了一种主动型开畦沟并同步厢面匀土的类螺桨高速开畦沟装置。基于运动学和动力学分析确定了影响减阻性能的关键因素及参数范围，并依此设计和确定了类螺桨低阻开畦沟刀片及其刀组排列方式；为降低阻力和保证抛土效率，开展了基于刀盘-土壤离散元模型的刀片旋切特性仿真试验，结果表明：随螺距角增大，阻力扭矩先减小后增加，且后磨刃的切削阻力小于前磨刃；最佳螺距角、刀刃结构参数组合下类螺桨刀组在作业速度12 km/h、刀盘转速810 r/min时，阻力扭矩较直勺刀组减小176.6 N·m，牵引阻力减小447.7 N。基于动力学分析确定了影响匀土板匀土性能的因素及其参数范围，匀土仿真试验结果表明：左、右匀土板拱度为0.19，下倾角分别为10°、7°时匀土性较好。田间试验结果表明，在作业速度9～12 km/h时，畦沟沟深169.1～188.6 mm，沟深稳定系数92.5%～95.6%、厢面平整度22.2～23.0 mm，两侧匀土变异系数分别为14.3%、17.2%，埋茬率81.96%～87.46%，碎土率93.26～95.33%；作业速度12 km/h时的作业功耗为66.84 kW，满足油菜种植农艺要求。研究结果可为长江中下游稻油轮作区油菜高速免耕直播开畦沟及高质种床制备提供新方法。     

振动对气力式油菜精量排种器性能影响

针对机械振动改变种子受力和运移状态，继而导致精量排种器性能降低的问题，基于振动排种器性能检测试验台，开展无振动、不同振频、不同振幅对油菜精量排种器排种性能影响规律试验。结果显示：无振动条件下，吸种负压达到临界点前（合格指数≥90%所对应负压值）排种性能指标变化规律与转速大小规律相关，转速越大，合格指数和漏播指数指标值整体偏低，呈降低趋势；10、20 Hz振频时，振动导致排种器垂直方向位移增大，投种无序性加大，合格指数始终<80%，明显低于无振动和30 Hz振频，30 Hz振频时临界负压绝对值较无振动时略低，负压绝对值高于临界负压绝对值时的合格指数>90%;40 Hz振频、振幅≥8 m/s2时充种室及吸种区种群呈现“沸腾”状态，低吸种负压绝对值即可实现高合格指数，并可降低高负压绝对值时型孔重吸率。不同频率振幅工况组合下，吸种临界负压绝对值差异显著，达临界值前吸种负压对应的排种合格指数存在明显差异，达临界值后机械振动影响降低。     

秸秆炭强化镁镧氧化物对沼液磷的回收效果

为回收沼液中的磷元素，前期研究采用了由镁镧金属离子调控合成的层状双金属氢氧化物（Mg/La0.1-LDO）材料，发现其具有丰富的层间离子和纳米粒子，在磷吸附方面体现了优异性能，但材料回收的分散性及原料成本高等因素降低了其应用价值。该研究利用农作物（水稻、玉米）秸秆固定强化Mg/La0.1-LDO，通过共热解法制备了不同温度（400、500和600 ℃）的秸秆炭镁镧双金属氧化物纳米复合材料（BC-LDO），考察不同条件下制备的BC-LDO对沼液磷的回收能力和机理。结果表明，高温（600 ℃）热解更有助于纳米粒子固定在秸秆炭上，秸秆炭强化镁镧氧化物复合材料（6YBC-LDO）含有丰富的介孔和微孔，更易与磷酸盐结合形成LaPO4沉淀和配体交换形成Mg3(PO4)2内球络合物，6YBC-LDO对磷酸盐具有高度选择吸附性并可多次重复利用，能在30 min内回收沼液中90%的磷，饱和吸附量达366.39 mg/g。将该材料应用于沼气工程沼液磷回收处理中，投加2 g/L吸附剂可去除沼液中90%以上的磷酸盐，表明采用6YBC-LDO处理沼液具有良好应用前景。     

油菜直播机分层定量施肥装置设计与试验

针对长江中下游地区现有油菜直播同步肥料混施作业,肥料施用方式粗放的问题,结合油菜厢面条播种植模式及油菜根系生长规律,该研究提出了一种基于肥料流均匀分布的上下层肥量按比例分配、上层肥料左右分施技术,设计了一种分层定量施肥装置,通过构建肥料在均布器中均匀分散的状态转移矩阵验证该装置的肥料均布效果,并确定了装置的基本参数。以挡杆直径、挡杆组数、挡杆组间距为试验因素,实际施肥比例与目标施肥比例最小误差为目标,利用二次回归正交旋转组合仿真试验确定肥料均布装置的最优结构参数为挡杆直径3 mm、挡杆组数5、挡杆组间距8.9 mm。为进一步验证肥料比例调节分配机构性能,以目标施肥比例与实际施肥比例的误差、上下层落肥管排肥量稳定性变异系数和上层落肥管左右两侧排肥量稳定性变异系数为评价指标,开展最优参数组合下的排肥性能试验。试验结果表明,上下层实际施肥比例与目标施肥比例的最大误差为4.1个百分点,排肥量稳定性变异系数低于3.9%,说明肥料分配比例稳定;上层左右落肥管实际施肥比例与目标施肥比例的误差低于4.1个百分点,排肥量稳定性变异系数低于4.8%,满足上层肥料按比例分施要求。田间试验表明,下层肥料平均施肥深度为141.2 mm,上层左侧肥料平均施肥深度为81.9 mm,右侧平均施肥深度为81.6 mm,上层左、右侧肥料间的平均间距为67.8 mm,满足油菜分层施肥要求。该研究可为油菜肥料按比例分层施用提供技术支撑。     

正负气压组合油菜精量排种器锥孔盘排种性能

为进一步提升正负气压组合式油菜精量排种器性能，该研究提出了一种可增加种群扰动、降低被吸附种子运移阻力的圆锥型孔排种盘。通过理论分析和离散元仿真试验阐明倒角截顶圆锥孔排种盘排种性能提升机理，并通过台架试验对排种性能提升效果进行了验证。理论分析表明，在排种盘上采用圆周密布的圆锥型孔，排种盘型孔临近吸种区域种群横向扰动增大，型孔上被吸附种子随排种盘运移时的切向阻力降低，利于提高充种成功率和携种稳定性。离散元仿真分析表明，相同型孔数条件下倒角截顶圆锥孔盘较圆直孔盘在充种室种群平均速度增大66.72%；在型孔附近临近吸种区种子切向运移速度提高90.45%，轴向运移速度增加83.90%，径向运移速度提高165.60%，吸附在型孔上的种子运动阻力下降35.60%。台架试验表明，在工作负压800～4 800 Pa、转速10～50 r/min条件下，倒角截顶圆锥孔排种盘较圆直孔排种盘单粒排种合格指数提高5.49%、重播指数及漏播指数分别降低68.62%和3.79%，在卸种正压200 Pa、工作负压2 100 Pa、转速25 r/min条件下，其合格指数、重播指数、漏播指数最高可达98.13%、1.25%和0.62%。倒角截顶圆锥孔排种盘在不增加附属搅种和充种装置的基础上，可有效提高单粒排种性能，降低排种器重播指数和漏播指数，提升排种器作业性能，研究结果可为正负气压组合式油菜精量排种器结构优化提供参考。     

基于声阵列测试和声学边界元计算的粉碎机噪声源识别

【目的】粉碎机是农产品加工领域的重要装备，但其造成的振动噪声一直影响着操作人员的身心健康，而粉碎机的减振降噪优化的关键在于噪声源的识别。【方法】以某锤片式粉碎机为研究对象，采用试验与仿真相结合的方式对其进行整机声学性能评估和主要噪声源识别。【结果】基于九点声压法的整体声学性能的评估结果表明：此粉碎机的整机声功率级超过国家规定上限110 dB(A)，因此有必要对其进行噪声源识别，以便对粉碎机进行降噪优化设计。结合声阵列测试和声学边界元计算的结果发现：粉碎机的主要噪声源为箱体，其次为汽油机、带轮罩以及齿轮罩。【结论】研究结果不仅为粉碎机的减振降噪设计提供一定的参考，还为农产品加工机械与装备的噪声源识别提供一种行之有效的方法。     

热风联合干燥技术与设备在农产品加工中的应用进展

热风干燥是较为常见的一种农产品干燥加工技术,然而单一热风干燥技术的局限性限制了热风干燥的高效、高质量应用。联合干燥技术可以联合两种及以上干燥技术的特点从而形成优势互补。通过对现有过热蒸汽-热风、超声波-热风、冷冻-热风、微波-热风、射频-热风、红外-热风、热泵-热风、真空-热风8种热风联合干燥技术的应用及相关设备进行全面总结,对不同热风联合干燥技术的适用条件及设备运行工况进行对比,总结热风及其联合干燥技术的发展趋势,为热风及其联合干燥技术在实际生产、生活中的高效应用提供参考。     

稻麦兼用排种器检测与吹种装置性能模拟与试验

针对稻麦兼用排种器充种环节无法实现精确囊种的问题，设计了一种基于精确计数的吹种装置。根据平抛运动轨迹和文丘里原理分别设计稻麦检测装置和吹种装置，通过理论分析确定影响稻麦充种性能的关键因素，基于CFD(computational fluid dynamics)气固耦合方法仿真分析喷嘴结构形式、工作转速、气流入口压力对种子运动状态特性的影响，仿真试验验证检测与吹种装置的可行性，并开展台架试验确定粒间延时时间。结果表明，Type 3方形喷嘴管在喷嘴口处的速度分布较广且X方向速度分布更均匀，确定喷嘴管截面长度为18 mm，宽度为7 mm，高度为3 mm。气流入口压力和工作转速对种子运动特性有显著影响，合力和合速度均随气流入口压力和工作转速的增加而增加，确定水稻和小麦排种时较优的气流入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^-1，在此作业条件下，种子间隔的仿真时间远小于理论时间，验证了检测与吹种装置的可行性。台架试验结果表明，在粒间延时时间为12 ms、入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^-1时，水稻和小麦排种的合格率分别为90....     

塑料温室空调-风袋系统通风过程数值模拟与分析

【目的】验证塑料温室空调-风袋系统的降温、除湿性能，分析空调系统开启后温室内温湿度均一性水平。【方法】以湖北省十堰地区的塑料温室为研究对象，在现场实测的基础上结合已有的理论模型，建立了空温室和食用菌温室两种瞬态计算流体力学仿真模型，对空调-风袋系统开启后温室内温度和水蒸气的分布进行研究。【结果】模型经实测验证，模拟值和实测值的相对误差在12.5%以内，归一化均方根差值小于0.011。模拟结果表明，空温室平均温度可在5 min内由26℃降至22℃，食用菌温室平均温度在50 min内由26℃降至24℃以下，并保持稳定；两种温室温度的不均匀系数平均为0.006 2和0.007 3，水蒸气质量分数的不均匀系数平均为0.008 7和0.010 2。【结论】空调-风袋系统可以满足食用菌初秋时节养菌阶段的温度要求，且温室内温湿度均一性好；模拟结果可为传感器布局提供参考依据。     

电控玉米排种系统设计与试验

传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。