容积泵稳压气室稳压特性研究

针对容积式隔膜泵稳压气室工作过程,为丰富容积式隔膜泵稳压气室的设计理论,以ZMB240型活塞式隔膜泵为研究对象,对其稳压气室波动特性展开研究。分别建立了简化的ZMB240型活塞式隔膜泵带稳压气室和不带稳压气室的三维有限元分析模型,进行仿真分析,监测隔膜泵一个周期内的输出压力波动情况,并将两种情况下仿真结果进行对比。结果表明:不带稳压气室时,出口压力脉动幅度0.284 MPa,不均匀度25.94%;有稳压气室存在时,在初始压力分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 MPa情况下,压力脉动幅度为0.199、0.154、0.104、0.128、0.2 1 7 MPa,不均匀度为2 8.1 3%、2 3.4 4%、1 6.9 9%、1 9.9 4%和2 9.6 4%。进而得出:稳压气室的存在,能在一定程度上降低隔膜泵输出压力波动,减小出口压力脉动幅度,但是稳压气室的初始压力必须与隔膜泵的工作压力相匹配。通过对稳压气室的压力波动响应特性仿真分析,解释了稳压气室对隔膜泵输出压力脉动的抑制机理,提高了隔膜泵仿真精度,降低了试验研究成本,为容积式隔膜泵稳压气室的优化设计提供了理论指导。     

多通道移动式果园灌溉施肥机设计与试验

针对目前果园种植管理过程中灌溉量与施肥浓度控制精度较低、不能动态调整施肥配方等问题，开发了一种多通道移动式果园灌溉施肥机。样机主要由灌溉混肥装置、吸肥装置、水肥参数检测装置、控制系统、牵引式行走装置和动力系统等6部分组成。对吸肥装置关键部件设计正交试验，分析了吸肥器布置方式、吸肥管道管径、过滤器类型、管道排列方式和过滤器目数等不同因素对吸肥性能的影响，确定了最优的吸肥装置结构。开发了精确灌溉施肥自动控制系统，并进行了样机性能测试，结果表明：施肥机可自动完成果园精准灌溉与施肥作业，动态调整施肥配方，灌溉量控制相对误差≤0.54%,EC值控制绝对误差≤0.07mS/cm,母液配比相对误差≤2.00%。     

微型植物工厂环境控制参数优化试验研究

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。     

我国设施农业发展现状、存在不足及对策

设施农业的发展是农业现代化的重要标志,也是现代化农业发展的重要建设任务。我国的设施农业较国外起步晚,在设施建设、技术研究、装备研发、资金投入等方面都与国外发达国家存在较大差距。为了促进我国设施农业的快速发展,推动设施农业领域的技术进步,在综述世界设施农业发展现状的基础上,分别从国外和国内2个方面总结设施农业发展的特点,剖析我国设施农业存在的不足,并提出针对性的对策建议,以期为我国设施农业可持续发展提供一些经验和启示。     

基于鲁棒反馈线性化的联合收获机割台高度控制策略

谷物联合收获机割台高度控制非常重要，有效的割台高度控制有助于提高喂入量的稳定性、降低整机各环节的负荷波动。本文提出一种基于鲁棒反馈线性化的割台高度控制策略，该方法可以使割台跟随地面起伏进行俯仰控制调节。首先，基于割台结构和动力学分析建立系统数学模型，选取正弦角度的近似约简条件，将多变量的复杂非线性系统线性转换为典型的非线性系统；通过分析传统的反馈线性化控制研究可控仿射的模型构建方法，在集成鲁棒优化设计控制器基础上，提出鲁棒反馈线性化（Robust feedback linearization，RFL），通过构建灵敏度方程、选取增益来稳定系统；选取液压控制机构，根据控制液压输出的电流参数设计为基于鲁棒反馈线性化控制系统的控制器。将传统的PID控制和本文提出的鲁棒反馈线性化控制进行对比实验，结果表明，在不同行驶速度、地形正弦振幅和地形周期条件下，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差均小于传统的PID控制；以3种不同行驶速度在同一起伏地面上行进，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差受行驶速度增加的影响小于传统的PID控制。     

基于离散元的柔性作物茎秆振动响应仿真

建立考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学模型，对探索谷草分离机理、分析谷物分离过程和联合收获机参数优化具有重要意义。本文提出考虑柔性作物茎秆振动响应特性的动力学仿真模型，研究了作物茎秆的动力学响应特性。首先，给出了作物柔性茎秆的动力学模型和动力仿真方法；以成熟期小麦第3节间为例，测量了茎秆的内外径、单位质量密度和弹性模量等参数；对茎秆的横向弯曲振动和纵向拉伸振动进行仿真，研究茎秆的动力学响应特性，并与理论计算结果进行比较。通过仿真获得长度108mm、外径3.7mm、内径1.9mm、弹性模量5.27GPa的小麦茎秆的横向振动频率和纵向振动频率分别为164.28、7633.59Hz，与理论计算结果的相对误差分别为0.28%和0.12%。最后，通过谷草分离仿真实验，验证了柔性作物茎秆模型的实用性。     

基于LS-DYNA的玉米芯冲击特性分析

为控制玉米脱粒机工作过程中玉米芯的断裂和破碎,进一步降低籽粒夹带损失,提高玉米籽粒净度,在玉米芯径向压缩、轴向压缩、径向剪切和弯曲4种施力情况下,利用碰撞分析软件LS-DYNA对其进行有限元分析。将玉米芯分为三分段,各分段进行径向压缩、轴向压缩、径向剪切受力特性分析,并将玉米芯在弯曲跨度分别为8、16cm时进行对比分析。本研究为研制高性能玉米脱粒机、玉米芯加工处理设备及选择合理的玉米芯破碎方式等提供参考依据和相关参数。     

飞行速度对无人机喷雾流场影响规律数值分析

为了解单旋翼无人机飞行速度对于其喷雾流场和雾滴沉积分布的影响,采用ANSYS FLUENT开展了单旋翼无人机喷雾作业气液两相流场的数值分析研究,重点分析了单旋翼无人机的飞行速度对于其喷雾流场的影响规律。数值分析的结果表明:单旋翼无人机下方的旋翼风场沿主旋翼的旋转方向具有一定的旋转分量,气流流速随离地高度的增大而增大;随着单旋翼无人机飞行速度由3m/s增加至5m/s,雾滴轨迹与水平线的夹角由25°减小到17°,沉积采样带上的变异系数CV均值由0.95减小到0.3;随着飞行速度的增大,雾滴沉积均匀性随之提高,单旋翼无人机的飞行速度对于其雾滴沉积均匀性具有显著影响。本文采用了更为贴近于实际的CFD模拟方法,可以比较准确地模拟出实际的雾滴沉积情况,为单旋翼无人机实际作业提供具有参考价值的指导。     

茄子藤秸秆微观结构及剪切力学特性

以茄子藤秸秆为研究对象,通过微观观察分析纤维组织结构,对秸秆不同部位水分和剪切力学特性进行测试。结果显示,(1)茄子藤秸秆是一种复合材料,其微观组织结构主要包括表皮、皮层、维管束和髓,呈分布不均匀的筛孔状。(2)根部横截面积在23.07~42.09 mm~2之间,剪切强度在3.79~11.56 MPa之间;中部横截面积在12.17~30.97 mm~2之间,剪切强度在3.04~8.44 MPa之间;顶部横截面积在3.11~15.47 mm~2之间,剪切强度在3.1~7.45 MPa之间。(3)剪切应力、剪切强度和剪切模量从根部到顶部均呈逐渐减小的趋势,不同部位对剪切强度和剪切模量的影响均有显著影响。本研究为茄子藤秸秆的收获及加工机械的研发,确定切割时的工作参数,提供了必要的试验数据和理论基础,有助于促进藤茎类秸秆资源化综合利用技术应用和推广。     

吊杯式栽植器运动轨迹优化与试验

针对吊杯式移栽机膜上成穴移栽时膜面穴口大的问题，建立栽植机构的运动模型，通过分析栽植器的运动轨迹特性得出，当栽植器的运动轨迹为余摆线，且余摆线环扣最大横弦的距离等于轨迹线与地膜交点间的距离，栽植器在上拔阶段水平方向零速度点两侧打开，有利于减小膜面穴口尺寸。通过仿真分析和膜上移栽番茄盘苗试验得出，运动轨迹特征系数λ对膜面穴口的纵向尺寸影响显著，对横向尺寸和倾斜率影响不明显。随着λ值的增大，穴口纵向尺寸先减小然后增大，在移栽频率为50和55株·min^-1时，λ为1.093的穴口纵向尺寸分别为10.12 cm和9.49 cm，是最小值； 两种移栽频率条件下，随着λ值的增大，移栽株距分别从39.8 cm减小到33.5 cm和从39.1 cm减小到33.1 cm。该结论可用于指导吊杯式移栽机结构和工作参数的优选。