短茎秆的气动特性及其在气流中的运动

本文试验研究了短茎秆在气流中的阻力系数和升力系数,对短茎秆在气流中的运动规律进行了分析计算和快速摄影,并用台架试验对分析计算结果作了验证。当短茎秆转动不大时,计算结果和试验结果基本吻合。气流和短茎杆的相对速度方向,与短茎秆的法向成43°时,短茎秆的升力系数最大,约为阻力系数的65％。在脱出物的气流清选中,适当地选择工作参数,以充分利用短茎秆的升力将显著提高清选效果     

谷粒在抛扔器输送管道中运动的实验研究

本文用红外线测试技术,测定了谷粒在抛扔器垂直输送管道和弯管中的运动速度。对谷粒在弯管中的运动进行了分析,提出了不产生堵塞的极限条件。抛扔器叶轮圆周速度小于13.5m/s时,谷粒的最大实际抛扔高度只有理论值(不计一切能量损失)的1/4左右。     

气流清选谷物能力的基础研究

以开发高性能的茎秆和谷粒的清选分离装置为目的,改进传统式的茎秆、谷粒的清选分离方法。此种方法,由输送筛把脱粒装置排出的茎秆排到机外,利用上吹的气流,膨松茎秆层,分离清选散落的子粒。 本项研究是一种新的清选方法,具有实用价值的基础研究。用间歇式清选装置进行实验,弄清了茎秆层的运动和谷粒分离的关系,茎秆量、气流的作用次数和作用时间对清选性能的影响等,从而证实了本清选方法有效地分离了茎秆和谷粒。     

鼠笼筛清粮装置工作性能的探讨

本文通过对鼠笼筛清粮室气流分布的测定和高速摄影观察,分析了这种清粮装置的工艺流程,并对物料在筛筒外表面上的运动、谷粒筛分的或然率以及物料在气流分离区中的运动轨迹等问题进行了讨论。     

气流输送机构的参数确定

气流输送是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气流输送装置的结构简单，操作方便，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作和某些化学操作。本文主要阐述了气流输送机构所需的空气流量、流速、动压力、静压力、局部阻力系数和全压力的计算方法，以及如何确定管路的直径和风机所需的功率，为气流输送机构的设计提供了必要的基础数据。     

农业物料空气动力特性的研究——用频闪摄影测定阻力参数

在农业物料的气流分离作业中,气流速度常低于物料的飘浮速度。本文利用频闪光源拍摄了小麦、稻谷、玉米、大豆、蚕豆及麦秆等物料(单粒及群体)在静止空气中自由下落的轨迹,发现在低于物料飘浮速度的低速(1～6m/s)范围内,阻力参数k与相对速度v_r之间有k=Cv_r~b(b<0)的函数关系。因此,低速空气阻力公式可写成P=mCv_r~a的形式。通过实验给出了上述物料的α、C值,并用高速摄影机拍摄了麦粒在水平气流作用下的位移,对低速阻力公式进行了验证。     

微型联合收割机气流式清选装置的仿真研究

介绍了谷粒的基本物理特性,分析谷粒在水平气流中的运动轨迹与受力间的关系,设计出箱体式纯气流谷物清选装置,并确定了清选流场的守恒方程。借助Fluent软件,建立了气固多相流的欧拉模型,实现了谷物清选的仿真模拟并获得相关数据,论证了适用于微型联合收割机的气流式清选装置的可能性与可行性。     

惯性式谷物气流清选装置工作参数的最佳组合

文章利用球形系数计算了谷粒悬浮速度,用最优化方法计算了对惯性气流清选装置的主要参数,并经台架实验验证。实验研究的惯性气流清选装置具有生产率高、清选性能好、适应多种作物和筛子的尺寸可以很小等优点。     

油麦兼用气送式集排器输种管道气固两相流仿真与试验

为研究种子在油麦兼用气送式集排器输种管道中的迁移规律,运用EDEM-CFD耦合仿真方法分析了输种管道直径、长度、横纵管道长度比(k)和接头形式对种子运动特性和气流场的影响;台架试验研究了输种管道结构对排种性能的影响。结果表明:种子在输种管道中受力与速度主要沿管道轴线方向,与气流速度相同,种子迁移的动力主要源自流体阻力。管道出口处种子速度随k增加呈先降后升的趋势,输种管道结构显著影响各行平均排种量和各行排量一致性变异系数。当输种管道直径、长度和k分别为42 mm、1.0 m和2/3时,管道出口处种子速度、两相流相对速度和压强损失较小,排种性能较优。接头为弯管的输种管道出口处种子速度明显高于接头为折线形管道,两相流相对速度表现为弯管低于折线形接头;弯管半径100 mm的输种管道气流场和种子分布均匀,压强损失较小。供种装置转速为10~40 r/min时,排种油菜、小麦时各行排量一致性变异系数分别低于4.0%和5.0%,总排量稳定性变异系数和种子破损率分别低于1.0%和0.1%。     

模拟草被覆盖下坡面水流阻力特性试验研究

探究植被覆盖下的坡面流阻力特性对土壤侵蚀模型的建立有着重要意义。通过3个坡度、7个流量和10个草被覆盖度下的定床冲刷实验，系统分析坡面薄层水流的流型流态与阻力特性。实验结果表明，坡面水流流态受到草被覆盖度与坡度的综合影响，主要分布在层流区及过渡流区。通过等效粗糙度和坡面水流流动阻力规律，推导出等效阻力系数fe的计算公式，公式表明草被覆盖度是影响水流阻力的重要因素，fe值随覆盖度增加而整体增大，实验结果显示当覆盖度在0%～37.68%的范围内时，等效阻力系数始终小于1.5；而当覆盖度在56.52%～94.2%的范围内时，fe由0.697～3.042增长至2.440～14.393。淹没度及雷诺数对等效阻力系数的影响与覆盖度密切相关，覆盖度低于18.84%时，等效阻力系数随淹没度与雷诺数的增加而呈减小趋势；而当覆盖度高于65.94%时，等效阻力系数随淹没度与雷诺数的增加而以较大的速率上升。研究结果以期为水土流失综合治理提供理论支撑。     

在筛面气流作用下谷粒沿筛面运动的理论分析

本文在文献〔1,2,4〕研究的基础上,运用相对运动理论,分析了在筛面气流作用下,谷粒沿筛面的运动规律,为设计和正确使用风筛组合式清选部件提供了科学依据。     

生物质热解反应器中热载体传热实验-基于V形下降管式热解反应器

热载体与生物质粉在下降管式反应器中的传热过程十分复杂,为了简化研究,设计制作了V形下降管实验装置,在未加入生物质粉的条件下,进行了热载体与V形下降管式热解反应器的换热实验.在热载体喂入反应器的初温分别为50,60,70℃时,测量了反应器系统的温度及热载体离开反应器时的最终温度,测定了热载体与空气的对流换热系数.结果表明:热载体离开反应器时的终温、管壁温度和管内空气温度均呈指数函数变化,管壁和空气的温度变化滞后于热载体终温的变化;热载体初温升高时,管壁热流量和空气热流量增幅相同;热载体与空气的对流换热系数随空气温度的升高而增大.     

气流辅助防飘移流场三维数值模拟

采用离散相模型、标准k-ε湍流模型与Couple算法,应用计算流体力学软件Ansys Fluent,对气流辅助喷雾流场进行了三维数值模拟.研究气流辅助的防飘移机理,分析不同条件气流辅助喷雾对雾滴飘移的影响.计算结果表明:气流辅助通过改变自然气流运动方向,胁迫雾滴运动,可以明显减少雾滴的飘移量;风量越大,产生的飘移越小;气流方向与垂直方向成30.时,产生的雾滴飘移率最小;喷头越接近辅助气流,产生的飘移越小.自然风速小于5m/s时,辅助气流能够有效地防止雾滴飘移;自然风速大于5m/s时,雾滴飘移率大于40％.     

水平气流中下落谷粒的分布函数及其参数的数学模型

本文通过实验和统计验证,找到了在水平气流中下落谷粒的分布函数,并用二次回归正交设计法得出了有关参数的经验公式,对清粮装置的设计有一定的参考价值。     

基于逆向工程的水稻精准模型构建及试验验证

为了更加切实反映水稻谷粒在介质中的运动及颗粒间的碰撞情况,利用逆向工程技术建立谷粒的精准三维模型。使用三维扫描仪测得饱满籽粒和瘪谷的点云数据,在后处理软件中经过数据处理、曲面重构最终生成质量较好的谷粒三维模型,与实际谷粒误差均小于2%。为了进一步验证基于逆向工程方法所建谷粒模型的准确性,采用离散元素法,将构建的谷粒不同模型导入离散元软件中,进行堆积角的仿真模拟及试验验证。堆积角的对比仿真模拟及试验表明:颗粒模型对堆积角的形成有较大影响,所构建模型模拟得到的堆积角与实际试验结果误差更小(3%以内)。该模型可更好地反映水稻籽粒间的接触碰撞和摩擦运动,为水稻籽粒收获清选过程中的动力学仿真分析提供了一种准确性和实用性更高的模型。     

空气净化机净化动力学分析及气流场数值模拟

采用动力学方法分析空气净化机理,对过滤网在吸收过程中的阻力进行了理论推导,为空气净化机滤纸、进出口风道的优化设计提供依据.从空气净化机内部气流场出发,建立内部气流场的几何模型,以多孔介质模型来模拟过滤网;通过Fluent软件数值模拟空气净化机内部气流,分析了进口风速在1～5m/s变化过程中,不同高度(0.05,0.10,0.15m)截面上的压力场和速度场变化.结果表明:风速在1～2m/s时,气流稳定;HEPA滤纸在高度为0.10m截面上对气流的阻力最大.为了获得更好的内部气流场,应尽量增大进风口和出风口的面积,使之覆盖的面积与主流风道大体一致,这样可减少涡流现象,并可降低出风口处的气流叠加效应.通过Fluent软件模拟效果良好,可为实际使用中的现场流场问题提供理论指导.     

空气净化机净化动力学分析及气流场数值模拟

采用动力学方法分析空气净化机理,对过滤网在吸收过程中的阻力进行了理论推导,为空气净化机滤纸、进出口风道的优化设计提供依据.从空气净化机内部气流场出发,建立内部气流场的几何模型,以多孔介质模型来模拟过滤网;通过Fluent软件数值模拟空气净化机内部气流,分析了进口风速在1 ～5 m/s变化过程中,不同高度(0.05,0.10,0.15 m)截面上的压力场和速度场变化.结果表明:风速在l ～2 m/s时,气流稳定;HEPA滤纸在高度为0.10m截面上对气流的阻力最大.为了获得更好的内部气流场,应尽量增大进风口和出风口的面积,使之覆盖的面积与主流风道大体一致,这样可减少涡流现象,并可降低出风口处的气流叠加效应.通过Fluent软件模拟效果良好,可为实际使用中的现场流场问题提供理论指导.     

谷物脱出物分离原理的试验研究

本文研究了茎秆层松散度和谷粒动能对谷粒分离的影响,得出了茎秆层具有一定的松散度是谷粒分离的先决条件。随茎秆层松散度和谷粒速度的增大,分离效果增强,分离时间缩短。根据使茎秆层具有较大的松散度和谷粒具有较大的动能,设计了一种新的分离装置。实验表明,这种分离装置较键式逐稿器的分离性能强。     

加载/卸载作用次数对水稻谷粒机械损伤的影响

水稻谷粒在收获、加工、储运过程中的损伤不仅与其所受载荷的大小有关,也与载荷作用次数有关。对水稻谷粒进行多次加载、卸载作用下的压缩试验,研究了水稻谷粒的滞回耗能特性,分析了水稻谷粒的机械损伤机理。通过试验建立了载荷、加载循环次数对水稻谷粒损伤率影响规律的数学模型,并对模型进行了F检验。通过该模型导出了水稻谷粒损伤率为1％时载荷与加载次数间的关系曲线。     

基于点云的谷粒高通量表型信息自动提取技术

在进行水稻的数字化考种、表型与基因关联分析和数字农业仿真模拟时,需要大量的谷粒表型信息作数据支撑。本文提出了一种基于三维点云的谷粒高通量表型信息自动提取方法,能同时自动获取谷粒的三维模型和40个表型参数,实现谷粒形状的定量和定性描述。首先,通过对谷粒点云数据进行聚类分析,完成谷粒点云的分类;其次,实现谷粒的三维重建,对谷粒离散点云进行柱面构网,获取谷粒点云的三维模型数据;最后,根据不同表型参数的特点,实现了谷粒的三维表面积和体积、长、宽、高、3个主成分剖面的周长和面积等11个基本参数与长宽比、长高比和体积比等11个衍生参数以及18个形状因子的自动提取。利用Handyscan 700型手持式激光扫描仪获取的谷粒高精度点云数据进行实验,成功实现了谷粒表型参数的自动提取,测量结果可达毫米级。基于主成分方法分析了各表型参数的权重。以游标卡尺测量值和Geomagic Studio测量值作为真值,长、宽、高的平均相对误差为1.14%、1.15%和1.62%,体积和表面积的相对误差为零,3个主成分剖面面积的平均相对误差为1.82%、2.12%和2.43%。本文方法与人工测量方法及软件测量方法相比,精度相当,且具有批量、自动、人工干预少(仅数据采集阶段需要人工操作)以及效率高的特点。