基于悬浮速度区间估计的核桃壳仁物料气动特性分析与试验

壳仁分离是核桃深加工的首要环节,针对核桃壳仁物料较不规则、空气动力学关键参数难以准确测量等问题,该研究采用仿真分析与区间估计相结合的方法,研究核桃壳仁物料的气动特性并进行试验。首先,采用CFD-DEM（Computational fluid dynamics, Discrete element method）方法仿真模拟了壳仁物料在气流中的运动,根据壳仁物料的运动轨迹和流场的流速分布,得出了二分壳、四分壳、八分壳、二分仁、四分仁、八分仁,6类物料的仿真悬浮速度范围。其次,以仿真结果为参考搭建试验台架,在台架试验中利用高速摄像技术记录壳仁物料的运动情况,并对物料在不同风速区间内的分布情况进行统计分析,经K-S检验,腔体内6类物料在气流中的位置分布均呈正态分布。最后,基于各类物料统计数据进行高斯拟合,并根据区间估计方法统计得出各类物料的悬浮速度范围为：二分壳7.25～9.50 m/s、四分壳6.90～8.95 m/s、八分壳6.20～7.75 m/s、二分仁9.20～14.85 m/s、四分仁9.60～14.55 m/s、八分仁9.30～11.45 m/s。
通过对试验结果的分析,得到壳仁风选设备的较佳风选速度范围为：9.0～9.4 m/s;同时,对悬浮速度的理论计算公式进行了修正,得到适用于漾濞核桃的形状修正系数为：二分壳3.82、四分壳3.06、八分壳2.80、二分仁1.49、四分仁1.12、八分仁1.17。此外,结合仿真和台架试验,研究分析了壳仁堆叠现象的成因及其对风选分离效果的潜在影响。研究表明：通过增加壳、仁物料在气流中的旋转运动,可减少堆叠现象的发生,有助于提升壳仁分离效率。该研究提出的悬浮速度区间估计方法可为不规则农业物料的气动特性分析及其关键参数测量提供参考。