双风机振动筛燕麦清选装置设计与仿真分析

针对燕麦草谷比大、清选困难导致籽粒含杂率高,影响机械化收获质量及后续加工的难题,提出了一种基于双风机的清选方法。利用空气动力学原理,根据燕麦脱出物清选特性,设计了一种燕麦双风机—振动筛清选装置,主要由振动筛、主离心风机及副离心风机等组成,可通过在清选室后部增加辅助清选装置,增强装置的排杂性能,防止杂余透筛而影响籽粒清洁率。利用ANSYS-fluent软件进行了仿真试验,对比分析了单风机和双风机清选装置的流场特点,结果表明：双风机振动筛清选装置能减小尾筛部位湍流现象,有效提高尾筛部位竖直气流速度,设计合理。     

基于人工抽薹原理的蒜薹采摘机设计与试验

针对目前我国蒜薹采摘机械化程度低的问题，本文基于传统人工采摘蒜薹的原理，设计一种蒜薹采摘机，通过划茎夹薹装置完成大蒜植株的划茎及将蒜薹从底部夹断的过程，通过拔薹装置完成蒜薹的拔出与输送过程。根据蒜薹及大蒜植株的物理特性参数，对划茎夹薹装置和拔薹装置的结构进行设计；通过理论分析，确定了机器前进速度与关键部件转速的关系；对硅橡胶板夹薹过程进行ANSYS仿真分析，确定了夹薹间隙为2mm。选取针链间隙、滚筒转速和夹手闭合起始角为试验因素，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率为试验指标，进行了三元二次正交旋转组合试验。结果表明：当针链间隙为3.92mm、滚筒转速为48.32r/min和夹手闭合起始角为78.53°时，成功拔薹率、拔薹损伤率和留叶合格率分别为89.10%、20.55%和77.34%。     

基于红外视觉的点源土壤入渗性能自动测量方法改进

土壤入渗性能指标是农业及其他近地表水文等相关研究领域的关键参数，对其进行快速准确的测量对水资源高效利用具有重要的理论及研究意义。为实现地表有覆盖物时土壤入渗性能的自动精准测量，该研究提出了一种利用热红外成像技术对点源土壤入渗性能测量方法的改进方案，设计并构建了对应的测量系统。采用红外热像仪获取地表湿润面积随时间的推进过程，构建了地表湿润面积提取算法，定义了土壤入渗性能曲线的形状基函数，根据水量平衡原理对曲线配位，并建立了土壤入渗性能模型。室内试验设置了土壤类型（粉壤土和砂壤土）、地表坡度（0°、5°和8°）和覆盖度（20%、40%、50%、60%、65%、70%、75%和80%）3个因素；在自然植被覆盖条件下进行了田间验证试验。结果表明，坡度和土壤类型对地表湿润面积识别影响不显著；当轮廓覆盖度小于60%时，采用本文的算法，地表湿润面积识别误差在5%左右，可满足土壤入渗性能的测量要求。室内及田间入渗性能测量试验的水量平衡误差均在2%以下，表明土壤入渗性能测量模型精度较高。该研究提出的方法操作方便，测量精度高，为实现野外地表有覆盖物的复杂环境下原位测量土壤入渗性能提供了可靠途径。     

横轴流燕麦柔性脱粒分离装置设计与试验

针对我国燕麦机械化脱粒时脱出物含杂率高、夹带损失率大等问题，本研究设计了一种横轴流柔性脱粒分离装置，通过减少茎秆破碎来降低含杂率，并通过柔性脱粒杆齿的振动来减小夹带损失。选取柔性杆齿长A、柔性杆齿直径B、柔性杆齿间距C和滚筒转速D为试验控制因素，以含杂率和损失率为试验指标，进行正交试验，得到了影响该装置脱粒性能指标的因素主次为D、B、A、C。在正交试验基础上，选取对该装置脱粒性能指标影响较强的2个因素进行回归分析，试验结果表明：当滚筒转速为1 048 r·min^-1、柔性杆齿直径为7.5 mm时，本装置的脱粒性能最佳，此时的含杂率为29.41%、损失率为1.31%。对上述优化组合进行试验验证，结果为含杂率的平均值为29.50%、损失率的平均值为1.12%。在相同参数条件下，与脱粒元件全为刚性杆齿的横轴流滚筒进行对比，含杂率和损失率分别降低了2.71%和0.52%,脱粒性能明显提高。该研究可为燕麦脱粒分离装置的创新设计提供参考。     

基于热传递过程的薄层水流流速测量方法及装置

基于薄层水流中的热传递过程，提出测量水流流速的示踪方法，并设计对应的测量系统。在室内试验坡面上，设计不同试验工况(坡度为5°,10°,20°,流量为2,5,8 L/min),以盐示踪法为对照，研究热示踪测量薄层水流流速的可行性及其影响因素。结果表明，测量系统能准确地测得热示踪剂的运移过程；热与盐2种示踪剂测得流速范围为0.408～1.522 m/s,线性拟合斜率为1.006,R²为0.993,表明两者具有显著的线性关系，热示踪法具有较高的可靠性；由于物理属性差异，部分水力工况下示踪剂的释放方式对盐和热的测量结果影响显著，表明此时2种示踪剂测量流速的代表性不同；可采用盐与热联合示踪的方法，取二者测量结果的均值作为薄层水流的平均流速，以提高测量结果的代表性。研究结果可为复杂下垫面、盐渍化和禁用化学成分等特殊坡面上薄层水流流速的准确测量提供新方法和理论参考。薄层水流流速的准确测量对地表水文和土壤侵蚀领域的研究具有重要意义。     

盐热联合示踪表征薄层水流剖面流速分布

坡面薄层水流流速是重要的水动力学参数之一，研究其分布规律对于理解坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。该研究采用盐与热联合示踪的方法，对不同粗糙下垫面的坡面薄层水流流速进行测量，探究下垫面对薄层水流剖面流速分布的作用规律。在3种坡度（5°、10°和20°）下，以下垫面条件（有机玻璃、80目即0.16 mm砂纸和24目即0.53 mm砂纸）、流量（2、5和8 L/min）和示踪剂类型（盐和热）为试验因素，以每个坡长（2、3和4 m）处的水流流速为试验指标进行多因素间的完全试验。结果表明，当下垫面一定，水深为粗糙高度的2～4倍，且水流为层流流态时，盐与热联合示踪的方法可用于表征薄层水流的剖面流速分布；下垫面粗糙高度和水深对薄层水流剖面流速分布具有显著影响（P<0.05）。3种垫面下，2种示踪剂测得流速具有显著的线性相关关系，其线性拟合直线斜率分别为1.015、1.094和1.078，决定系数R²分别为0.892、0.824和0.760。随下垫面粗糙度增加，2种示踪剂测得流速差异呈增大的趋势；床面粗糙高度的增加，加大了对水流的扰动作用，增加了水流的紊动程度，进而影响盐与热2种示踪剂测量水流流速差异性。研究结果可为进一步理解坡面薄层水流的动力过程提供参考。