内置阻块和挡板微混合器的性能

为提高微机电系统中微混合器的混合效率,基于混沌对流原理,研究了一种流道内布置周期性阻块和挡板结构的被动式微混合器.首先,采用田口分析方法,研究了流道结构参数对流体混合的强化效果,得到微混合器的最优结构参数组合;然后,与现有试验和模拟结果进行对照,验证了数值模拟方法的可靠性;最后,通过CFX数值模拟软件对其内部流场及混合特性进行研究分析.结果表明,倾斜挡板和圆柱形阻块的周期性设置,使微混合器中心处Y方向的速度分量u_y沿X轴作周期性变化,提高了混沌对流强度;当雷诺数超过20时,微流道内产生了一系列复杂的涡结构,大大增加了2种混合流体的接触面积,促使2种流体实现完全混合.     

冰草种子丸化包衣机混合装置的参数优化

为提高冰草种子丸粒化包衣机的包衣质量和包衣效率,设计了基于旋流式流化床原理的包衣机预混合装置,并对影响混合装置工作效率的主要参数(入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度)进行单因素和正交试验。结果表明:影响丸化合格率的主次因素依次为入口风速、种衣剂流量、雾化喷头速度,冰草种子丸化包衣机混合装置的最优参数组合为入口风速3.5m/s、雾化喷头速度4.0m/s、种衣剂流量0.4L/min。     

鲜杏无水清洗喷嘴收口角度的仿真研究

为确定适用于鲜杏无水清洗喷嘴的最优收口角度,利用FLUENT软件分别对收口角度为1°,2°,…,30°的柱锥形喷嘴进行数值模拟分析,确定了相同的无水清洗喷嘴工作截面,并以鲜杏物料特性和喷嘴外流场特性作为喷嘴最优收口角度参考依据。结果表明:外流场气流速度随着收口角度的增大而增强;入口速度为80m/s,当收口角度超过30°时,无水清洗工作截面的气流速度超过鲜杏表皮所能承受最大速度;收口角度为15°时,工作截面平均气流速度可达32.35m/s、有效清洗宽度为70mm,且其速度不均匀系数最小。故本文鲜杏无水清洗喷嘴的最优收口角度为15°。本研究可为鲜杏无水清洗喷嘴的结构设计提供一种参考。     

基于DEM的导种管优化设计方法研究

为提高玉米精量播种机播种均匀性,需要合理的导种管引导种子进入种沟,基于离散元法研究玉米精量播种机导种管的优化设计。以零速投种理论为基础,采用运动学能量守恒方程分析导种管主曲线,得到种子在导种管出口处的水平速度方程;基于Isight软件RSM优化模块设计试验,结合所得导种管出口处水平速度方程,以圆弧段夹角α、直线段与竖直方向夹角β、直线段高度h₁、圆弧段半径R为因素,考虑分析出口水平速度及实际农艺种子株距的范围调节,增加排种盘角速度ω为因素,以株距变异系数、出口水平速度为响应设计试验对主曲线参数进行优化求解。在ω为15～45 r/min参数范围下,以出口水平速度小于0.1 m/s,变异系数小于5%进行寻优求解,得到导种管主曲线的最佳参数组合为：α=25°,β=11°,h₁=200 mm,R=625 mm。根据所得最佳参数采用CATIA软件建立三维模型并3D打印进行台架试验,台架试验所得种子变异系数为11.58%、合格指数为98.2%、漏播指数为0.83%、重播指数为0.97%,结果表明导种管主曲线优化设计合理。     

紫花苜蓿干燥和茎叶分离效果预测模型与工艺优化

为研究新鲜切碎紫花苜蓿茎叶干燥分离过程中,入口温度、入口风速、转筒转速和喂料速度对出机叶料含水率、出机茎料含水率、茎叶分离率的影响,采用9GFQA-600型苜蓿干燥茎叶分离设备进行试验,设计了四因素二次正交旋转组合试验进行回归分析,建立了相应的数学模型并进行了优化。结果表明,得到的回归方程显著,具有较好的拟合度;4个因素对苜蓿茎叶干燥分离效果的影响大小依次为：入口温度、入口风速、转筒转速、喂料速度;最优参数组合为：入口温度400℃、入口风速14m/s、转筒转速为12r/min、喂料速度8kg/min,在此条件下出机叶料含水率为13.42%、出机茎料含水率为14.24%、茎叶分离率为     

茶园物理捕虫机吸气筒内部流场模拟与参数优化

为分析工作参数对茶园物理捕虫机捕虫效果的影响,基于fluent软件对捕虫机吸气筒内部流场进行数值模拟与分析,研究不同入口风速及作业角度下吸气筒内部流场的变化规律。结果表明,入口风速和作业角度对吸气筒内部流场变化影响显著,当吸气筒直角作业时,随着入口风速的增大,吸气筒内部流场的整体流动速度逐渐增大,同时其波动也随之增大,其内部压力场变化不大;当吸气筒作业角度为钝角时,吸气筒内部流场整体呈负压状态,非负压区有效减小,更有利于平稳吸虫作业,综合考虑,较优的入口风速为10～15 m/s。采用正交试验方法进行田间试验,得到各因素主次顺序为:入口风速、吸气筒角度、作业速度,最优组合为:吸气筒角度130°,入口风速15 m/s,作业速度0.4 m/s,其平均捕虫率达到83.5%,满足作业要求。     

自走式全混合日粮制备机取料仿真与参数优化

针对国内自走式全混合日粮制备机缺乏取料机理和参数优化的现状,对自走式全混合日粮制备机的取料机构进行设计与分析,建立了取料作业的理论模型,并对螺旋叶片螺距、螺旋叶片直径、辊筒转速、前进速度、每刃进给量和取料刃长比等关键参数进行了计算和选取。采用EDEM对影响取料过程的前进速度、辊筒转速、螺旋叶片螺距、刀刃长比因素采用正交试验方案进行了仿真分析,并对仿真结果进行方差分析。分析表明,各因素对取料效率影响的主次顺序为：前进速度、螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速,各因素对回流率影响的主次顺序为：螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速、前进速度。综合考虑取料效率和回流率,最优参数组合为前进速度为4 m/min、螺旋叶片螺距230 mm、取料刀刃长比1.8、取料辊筒转速230 r/min。此时取料效率为82.6 m3/h,回流率为38.93%。采用最优参数组合进行试验,试验测得取料效率为77.02 m3/h,回流率为39.76%,与仿真分析基本一致。     

柴油机DPF混合器的设计与数值模拟

设计了3款紧凑型混合器,混合器A和混合器B为带螺旋式叶片的混合器,混合器C为Y型板式混合器。采用CFD软件对柴油的喷射、蒸发、破碎过程进行了数值模拟,对比研究了带混合器和不带混合器的燃油分布均匀性以及3种混合器的压力损失。结果表明:混合器B对油气的混合效果最好,混合器C的效果略差于B,但混合器B的压力损失太大,对发动机动力性有较大影响,综合考虑混合器C为最佳方案。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

基于对数螺旋线的新型被动式微混合器的性能

为了提高微混合器的混合效果,减少能量损失,提出一种由对数螺旋线流道组成的被动式微混合器,该微混合器的流道由2条对数螺旋线构成,对数螺旋线极角的取值范围为0°-180°.采用CFD软件分析了该微混合器在不同雷诺数下的混合性能,雷诺数取值范围为0.2-100.0,选择层流模型进行数值模拟.结果显示,当雷诺数小于5.0时,微混合器的出口混合指标随雷诺数的增加逐渐减小;当雷诺数大于5.0时,出口混合指标随雷诺数的增加而增大.雷诺数为0.2时,微混合器的混合指标受对数螺旋线系数b2和宽度w的影响很小,此时混合指标在0.6-0.8;随着雷诺数的增加,对数螺旋线系数b2和宽度w对混合指标的影响逐渐变强.在雷诺数为50.0的情况下,当b2为0.35-0.50,w为0.05-0.13时,微混合器的混合指标较大,混合效果较好.     

深层搅拌法水泥土室内配合比试验

软土地基常常采用水泥土搅拌法进行加固，介绍了某工程水泥加固土室内配合比的试验成果，通过不同水灰比、不同水泥掺量、掺外加剂以及喷粉的对比试验，分析了影响水泥土强度的主要因素:水泥掺量起到主要作用,水泥土无侧限抗压强度随水泥土单位体积水泥用量增加而增大,两者呈线性关系,根据试验结果,建立了水泥土单位体积水泥用量与无侧限度抗压强度线性回归方程;在同样的水泥掺量和水灰比下,水泥土的无侧限抗压强度随龄期增长而增大;掺外加剂对水泥土强度影响不大,可以不掺外加剂,喷浆和喷粉的试验结果满足设计要求.     

混药器混合均匀性分析方法与在线混合变工况试验

直接注入式变量喷雾系统中药水混合均匀性是衡量系统性能的重要指标。为了评价混药器在线混合农药的能力,提出了混药器混合均匀性分析方法,并进行了旋动射流混合装置混合脂溶性农药的变工况(不同载流流量Q以及不同药水混合比P)在线混合试验。以基于像素的变异系数α和均匀性指数γ作为均匀性评价指标,对混药器的药水混合图像进行处理,定量分析混合均匀性。采用人工预混的方法,通过和无混药器混合图像及静置图像进行对比,验证了评价指标的准确性。变工况试验结果表明:旋动射流混药器混合脂溶性农药时,在混合比P一定的条件下,载流流量Q越大,则混合均匀性越高;不同P条件下,均在Q=2 400 mL/min(试验条件下最大载流流量)时混合均匀性达最高,Q过小,会造成混合均匀性明显下降;Q一定时,P越大,则混合均匀性越高,P较低时,需要有较高的Q才能取得良好的混合均匀性。综合分析知:2 000 mL/min≤Q≤2 400 mL/min时,可以完成不同混合比P下的药水均匀混合;800 mL/minQ2 000 mL/min时,可完成较高混合比P下的在线均匀混合;Q≤800 mL/min时,基本无法完成各种混合比P下的在线均匀混合。     

搅拌式饲料混合机的设计

农业迅速发展的过程就是农业机械化发展的过程,农业机械化就是把农业和机械一体化,形成一个统一的整体,农业机械的发展和农业的发展相辅相成。饲料混合机是农业机械中的重要一员。为此,设计了电动饲料混合机。首先,从混合机的动力系统着手研究设计,根据混合机的生产效率和机型小的特点,确定混合机的类型(减速电动机)及其功率;其次,通过对混合机各零部件的分析,设计出混合机的搅拌器—桨叶式的结构。     

混药质量浓度在线检测装置

根据溶液质量浓度不同,其折光率不同的原理,设计了一种混药质量浓度在线检测装置。采用波长650 nm二极管激光器作为光源,PSD作为光斑位置探测器,设计和制造了有机玻璃材质的三角形检测管和以OPA4277芯片为主的信号调理电路。在流量为4.7、5.4和6.1 L/min时得到的光斑位置与质量浓度拟合曲线的决定系数R2均大于等于0.983 1,且随着流量的减小,其拟合曲线的决定系数逐渐增大。在流量为6.1 L/min时,在线测量混药质量浓度存在最大偏差为0.075 1 g/L,平均相对误差为8.99%。表明该装置可用于混药质量浓度的在线检测。     

不同桨层搅拌沼气发酵效果对比及其CFD模拟研究

本文对无搅拌、二层桨搅拌、三层桨搅拌三种沼气发酵效果进行了试验研究,并采用计算流体力学软件fluent对二层、三层搅拌罐混合过程进行了模拟,数值模拟采用了欧拉—欧拉方法。试验结果表明有搅拌要比无搅拌沼气产量高出20%以上,三层桨搅拌效果明显优于二层桨;数值模拟中对液相流体分布进行分析,模拟结果显示三层桨液相流动速度大于二层桨,数值模拟结果与试验研究结果具有一致性,说明应用CDF模拟沼气发酵过程中的原料搅拌过程具有可行性。     

在线实时混药喷雾系统设计与试验

在线混药喷施技术具有喷施效率高、用药精准、环境污染小等特点。针对在线混药系统混药比范围小和农药小流量检测难等问题,设计了一种在线实时混药喷雾系统,作业过程中直接将混药注入喷雾泵的入口端实现混药的在线喷雾。设计了一种螺旋蜂孔板式混药器,蜂孔板有左旋和右旋两种,且交替安装。设计了一种碟形混药箱,由混药器流出的水药混合液在混药箱中进一步混合。系统使用精量柱塞泵供药,将药液直接注入喷雾系统;采用基于STM32嵌入式控制器实时检测到的水箱和混药箱的液位信息,通过电磁开关阀控制水的流量;水和药在螺旋蜂孔板式混药器中混合,切向流入碟形混药箱,最终由喷雾泵抽取进行喷施。为实现精准控制,对水箱出口的流量计和底部的压力计进行标定,得到水箱水位和压力计输出电压的关系模型及压力传感器输出电压和流量计之间的变化关系,并对水流量的控制精度进行了试验;对精量柱塞泵的转速与控制信号的脉冲频率以及转速和流量进行了标定,得到了转速与控制信号脉冲频率的变化关系,并对精量柱塞泵的供药精度进行了试验。在精量柱塞泵的工作流量范围内,采用同时对水和药分别进行测量的方法对混药比进行了试验,得到了混药比误差变化曲线。采用毒死蜱作为试验药液,对在线混药系统进行了混药试验,采用岛津液相色谱仪对采样点进行了浓度检测,得到各采样点实际浓度值,并与人工充分混药效果进行了对比。试验表明：混药比为150∶1～1000∶1时,混药比误差最大为6.75%;水流量平均误差为1.35%,最大误差为7.15%;农药流量平均误差为2%,最大误差为3%;在毒死蜱混药试验中,药水混合液浓度平均误差为11.7%。     

在线混药式变量喷雾系统设计与试验

为实现在线混药式变量喷雾技术,设计了药、水独立存放混药装置,差压式流量计,流量控制阀,以及相应的控制系统.应用该系统对药、水分别进行流量计量和对药流量控制,达到变量喷雾的目标.试验结果表明,流量计误差在±2.0%以内,药流量控制误差在±3.0%以内.     

生物柴油搅拌装置的设计

生物柴油制备器械很多,但制备过程中油料预混合及配套加热器械却很少。为了进一步完善现今这一领域的不足,设计了一种适用于生物柴油的油料搅拌装置。为此,阐述了该装置的主要结构、工作原理和主要技术参数,并以200r/min的转速为标准,运用gambit进行图形绘制和网格划分,采用fluent软件对该机内部流场进行仿真分析,验证了其转速的合理性。基于STC89C51单片机和DS18B20的温度传感技术,设计了一种温度控制装置,可在生物柴油制备过程中使油料更好地进行预混合和加热,从而提高了生物柴油的制备效率和质量,减少了操作时间。     

卧式全混合日粮机工作装置的设计

随着国家对畜牧业的重视,适合我国国情的全混合日粮机的需求非常迫切.为此,论述了全混合日粮机的搅拌机理,分析了被搅拌物料在搅拌机内产生的剪切、揉搓及对流运动,设计了全混合日粮机的主要参数,并对设计的搅拌机进行了验证,进一步证明了设计的合理性.     

秸秆精粉再利用混合机研究

为了提高玉米秸秆及玉米芯的综合利用率,以秸秆精粉再利用混合机作为研究对象,对其主要工作部件螺旋搅拌机构和抛料装置参数进行设计及试验分析。结果表明:螺旋搅拌机构在保证搅拌效率的同时还要保证输送生产量、抛料装置在确保混合均匀度及抛送高度和抛送距离时,生产率要大于螺旋搅拌机构输送量,才能保证机器正常运转,不发生堵料现象。在试验基地按照相关标准和试验报告对物料的混合均匀以及整机生产率进行检验,均达到了预期设计目标。该机现场作业时,可一次性完成对物料的搅拌、混合及翻料,从而降低了劳动强度,提高了生产效率。