场地膜秆分离装置的结构优化

为达到有效分离地膜的目的,研究场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的结构,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys的Fluent模块对其腔体内流场压力分布和速度分布进行了数值模拟,对比分析所得的结果,得出腔体长度为5m、腔体形状为长方体、送风口形状为正方形时为合理结构,此时腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉秆和细棉秆的范围相对较大,有利于地膜分离。     

基于Fluent的膜秆分离装置的数值模拟

为了达到有效分离地膜的目的,研究了场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的进料口的尺寸,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys里的Fluent模块对其腔体内流场的压力分布和速度分布进行了数值模拟,并对比分析所得的结果。结果表明:当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300 mm、腔体横截面宽度为1 0 0 0 mm时,腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉杆和细棉杆的范围相对较大;当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300mm、腔体横截面宽度为1 000mm时,为合理工况,利于分离出地膜。     

场地膜秆分离装置的数值模拟研究

为了达到膜秆分离的目的,研究了场地膜秆分离装置内部流场的压力分布和速度分布,获得合适的膜秆分离装置的风选参数,建立了膜秆分离装置的三维计算流体力学的模型,采用Fluent软件对膜秆分离装置内部流场进行数值模拟分析,通过改变送风速度、送风上偏角度以及进料口的位置,研究其内部流场的压力、速度的分布及进料口位置的影响规律。结果表明:送风速度为16 m/s、送风角度上偏5°、进料口中心位置距离模型中心位置为340mm时较为合理。     

锤片式饲料粉碎机物料流道内的流场仿真分析

为解决新型锤片式粉碎机分离效率低、能耗高等问题,采用SolidWorks对其粉碎室、分离装置及回料管进行三维建模,并使用Fluent进行流场分析计算,最后使用MATLAB对粉碎机的出料量与回料管的负压值进行分析研究。结果表明:新型锤片式粉碎机的出料量与粉碎室的负压有关。粉碎室的负压分布集中在转轴和出料口下方110 mm处,并随径向方向逐渐降低,当回料管负压值为-100 Pa时,回料管内几乎没有回料;当回料管负压值升高时,回料管内物料浓度增加,分离装置出料口浓度降低甚至为0。通过MATLAB软件绘制分离装置出料量和回料管出口负压的拟合曲线并得到函数关系式并求得当回料管负压值为-595.5 Pa时分离装置出料量最大为11.3 kg/s,粉碎机的分离效率及能耗和流道内的流场有关。     

浑水水力分离清水装置内水沙两相弱旋流场数值模拟

采用RNG（重整化群）两方程紊流模型和简化的多相流Mixture（混合）模型,对浑水水力分离清水装置内水沙两相三维弱旋流场进行了数值模拟。根据计算结果,详细比较和分析了加沙前后装置内径向、轴向以及切向速度分布特征,及其对“装置”内泥沙运动和水沙分离效率的影响。从水沙两相流场特性出发,初步探讨了“装置”有效分离水沙并获得清水的机理,为设计优化装置结构提供理论基础。     

浑水水力分离清水装置内水沙两相

采用RNG(重整化群) 两方程紊流模型和简化的多相流Mixture(混合)模型,对浑水水力分离清水装置内水沙两相三维弱旋流场进行了数值模拟。根据计算结果,详细比较和分析了加沙前后装置内径向、轴向以及切向速度分布特征,及其对“装置”内泥沙运动和水沙分离效率的影响。从水沙两相流场特性出发,初步探讨了“装置”有效分离水沙并获得清水的机理,为设计优化装置结构提供理论基础。     

切割式田间烟秆清理一体机的设计

【目的】云南烟田烟秆清理存在一些问题,如链夹持式烟秆清理机夹持链条与烟秆之间容易打滑,刨掘式烟秆清理机无法良好深入云南土壤,作业过程中烟根上的土块难以抖落,还会将地膜撕碎,不利于地膜的捡拾等,这些问题亟待解决。【方法】课题组采用切割烟秆的方式,设计了一种适用于云南烟田的烟秆清理粉碎机,该烟秆清理粉碎机能一次性完成烟秆的清理、输送、粉碎和抛送等工作,其主要由圆盘锯刀、输送辊、输送链网、粉碎机、分动箱及机架等组成。课题组对整机的切秆装置、粉碎装置、输送装置进行研究和分析,对关键部件进行设计,确定了工作参数。【结果】利用SolidWorks Simulation对圆盘锯刀、输送辊、动刀片、甩刀进行静力学分析,它们的最大应力分别为2.102 MPa、10.08 MPa、10.67 MPa、103.1 MPa,均在材料屈服强度范围内,验证了该烟秆清理粉碎机结构强度符合设计要求。     

膜秆混合物剪切特性试验

针对机收膜秆混合物因存在“打结”现象无法使用传统方法进行分离回收再利用及地膜棉秆剪切特性相差较大等问题,选用二次回归正交旋转组合试验设计方法探究膜秆混合物剪切特性,并利用万能材料试验机(INSTRON 8801)和单刀剪切刀具对膜秆混合物样品进行剪切试验。通过剪切试验研究棉秆主干部位、地膜包裹层数和加载速度对膜秆混合物剪切强度的影响,结果表明:棉秆主干部位和地膜包裹层数两因素对膜秆混合物剪切强度的影响较为显著;在交互作用中,只有棉秆主干部位与地膜包裹层数的交互作用影响较为显著;当取样部位为棉秆主干底部,地膜包裹层数为8层时,剪切强度达到最大值,为4.25MPa。由方差分析可知:本研究建立的回归模型可靠,具有统计意义,可为膜秆混合物剪切设备的研制提供理论依据。     

密植棉秆对行起拔铺放机的设计与运动仿真

基于棉花穴播器工作原理,采用逆向工作方法设计了一种适用于密植种植模式的棉秆对行起拔铺放机,可实现对机采棉棉秆的减阻开沟、对行整秆起拔、铺放等作业,且具有分离泥土和整理棉秆的功能;该机一次作业6行,经计算得理论生产率约为1.21～1.26 hm~2/h。运用SolidWorks Motion对拔秆装置进行了运动仿真,分析了在拔秆装置转速一定时(207.69 r/min),机组在不同前进速度下两个相邻拔齿刀端点的运动路径,得出机组的前进速度约为1 600～1 660 mm/s时,可使拔秆装置正常有序工作。该研究为该机组结构优化、物理样机的搭建、优化拔秆装置旋转速度和前进速度的匹配提供参考。     

不同鳃片间距下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片间距对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用Fluent软件中的层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对不同鳃片间距下分离鳃的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟。根据数值计算结果,对速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析。结果表明:不同鳃片间距下,分离鳃内部的速度场分布规律有所不同,鳃片间距越大,速度流场受到来自泥沙通道中的泥沙流与清水通道中的清水流影响就越大;鳃片间距越小,分离鳃的沉淀效果越好。以泥沙平均速度和清水平均速度作为考核指标,同时考虑分离鳃内部的流场特性、水沙分离效果与制作分离鳃的成本,则最佳鳃片间距为5 cm。     

5XZ-10比重式种子分选机中离心风机流场的研究

利用空气动力学原理进行种子分选,空气流场的分布至关重要。针对农业机械装置中气流均匀性问题,本文主要以5XZ-10比重式分选机中离心风机为原型,利用Solidworks软件建立离心风机几何模型,运用Fluent软件对离心风机内部流场及出口流场进行数值模拟计算。通过仿真试验得到离心风机流场分布,对风机出口速度分布云图及矢量图结果进行分析,发现风机内部流场受到机械结构的干扰,气流在风机出口界面分布较不均匀,提出了离心风机流场优化的措施,包括双叶轮双入口单出口离心风机入口增设集流器、对固定盘与叶轮的连接进行密封、风机出口采用钢板网对出口气流进行均匀性改善。在距离风机出口上方130mm处安装钢板网,增设钢板网后风机出口气流均匀性指数由0.88提升至0.90,提升率为2.27%,解决了风机提供的气流流经5XZ-10比重式分选机筛面时的均匀性问题。     

果园多风道喷雾机送风系统设计优化与试验

针对果园多风道喷雾机内部气流分布不均导致由出风口吹出的气流紊乱、影响使雾滴在果树冠层上均匀沉积的问题，对多风道喷雾机内部导流板长度参数进行了优化。应用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，基于Star-CCM+软件对喷雾机送风系统内部气流进行了模拟分析，得到出风口1~6的风速在不同导流板长度的标准差分别为0.7468、0.6776、1.4441、5.1305、4.5768和0.8209。对风速标准差较大的出风口3、出风口4、出风口5进行响应面分析，最终确定导流板1长度200.00 mm、导流板2长度60.00 mm、导流板3长度50.00 mm为最优参数组合。在最优组合参数下，计算得到对称出风口3和出风口6的风速值分别为39.135和41.320 m/s，相对偏差为5.58%；出风口4和出风口5的风速值分别为33.022和34.328 m/s，相对偏差为3.95%，符合设计要求。室内风速试验结果表明，在距离喷雾机出风口1.25 m处，风场风速由上层到下层逐渐增大，实现风场按果树冠层形状分布，喷雾机左右两侧风场对称分布，气流分布均匀。果园多风道喷雾机设计满足要求，可为同类设计提供参考。     

基于CFD的多风道风送喷雾流场数值分析与试验研究

为研究果园喷雾机的气流和雾滴沉积分布情况,通过数值分析与试验相结合的方法,研究了一种适用于果园植保的多风道风送喷雾系统气流场和气液两相流场分布规律。研究结果显示,该多风道风送喷雾系统的外部气流场分布较为均匀,喷射出风口出口处的气流速度试验值与仿真值相对误差＜13.7%,随着测量距离增大,气流速度逐渐衰减,其绝对误差基本在0~2 m/s。雾滴场在-0.6~0.6 m喷雾区域内雾滴沉积量（百分比）的仿真值和试验值相对误差＜14%,数值分析结果较为准确地反映风送喷雾系统的气流分布和雾滴沉积特征。      

网式旋流自清洗过滤器流场分析与试验

为分析网式旋流自清洗过滤器过滤性能的影响因素、过滤器和吸污器内部流场分布规律,对过滤器结构和工作原理进行了分析,并利用Gambit软件建立过滤器和吸污器仿真简化模型,运用Fluent软件对过滤器和吸污器内部流场分布进行了数值模拟。以过滤器出口大小、吸污器转速、吸污口宽度为影响因子,除杂率为评价指标,采用三因素三水平正交组合试验方法,分析各影响因子对过滤性能的影响规律。试验结果表明:影响过滤性能的主次因素为过滤器出口大小、吸污器转速、吸污口宽度;最优参数组合:过滤器出口大小为300mm、吸污器转速为30r/min、吸污口宽度为20mm时,除杂率为87.4%,过滤器过滤性能性最佳。     

联合收获机多风道清选装置气流场分布与风机参数优化

针对现有联合收获机单风道清选室难以满足脱粒排出物对气流速度和方向的要求这一问题,采用Solid Works软件设计了多风道清选室的流道模型,运用ICEM软件对其划分网格,再利用CFD技术对网格模型进行内部气流场分布的数值模拟,并以离心风机的转速、叶轮的叶片数和风机出风口角度3个设计参数作为实验因素,对清选装置内部气流场分布进行三因素二水平正交仿真实验。通过对多风道清选室全压云图和速度矢量图的对比分析,确定风机叶片数为4、风机叶轮转速为1080r/min、风机出风口角度为25°时,清选装置有利于籽粒从脱出物中有效分离和籽粒的清选。     

基于剪切效应的气动雾化喷嘴试验研究

提出一种基于剪切效应的气动雾化喷嘴,对影响雾化质量的喷嘴结构参数进行试验研究.设计了3种气流孔径分别为8.0,9.0,10.0 mm的喷嘴,以自来水为工质,采用激光粒度分析仪和激光多普勒测速仪对不同喷嘴的雾化性能进行测量;描述气流孔径和气体流量对雾化微粒直径与速度分布的影响,量化并分析雾化微粒直径与速度之间的关系.结果表明：在同一气体流量条件下,采用气流孔径为10.0 mm的喷嘴所获得的雾化微粒速度最大、直径最小.随着气体流量增大,雾化微粒的速度增大,直径减小.随着距离喷嘴出口的轴向距离增大,雾化微粒直径先减小后增大,速度先增加后下降.对于气流孔径为10.0 mm的喷嘴,在距离喷嘴出口的轴向距离50.0 mm断面上,雾化微粒速度呈现双峰分布,在喷嘴轴心线附近出现谷值;在距喷嘴出口的轴向距离为200.0 mm的断面上,雾化微粒的速度在喷嘴轴线位置达到最大值.     

种子风力筛选机分离室内气固两相流仿真与优化

分离室是种子风力筛选机的重要组成部分,对其室内气流和种子进行气固两相流仿真研究具有重要的工程意义。为此,利用Fluent软件中RNG k-ε湍流模型计算分离室内的气流场分布,在此基础上采用DPM(Discrete Phase Model)模型模拟分离室内饱满种子和轻质杂质运动状态。基于该分离室两相流模型,分析不同的种子喂入量、风门开度和离心风机频率对清选分级效果的影响,并通过正交仿真试验,计算最优工作参数。该研究可为基于气体动力学工作原理的农用机械优化设计提供参考。     

蔬菜气力供种装置的气流仿真与优化设计——基于ANSYS/FOTRAN

供种装置是蔬菜播种装置中的蓖要部分,利用ANSYS/FOTRAN有限元软件对管道气吹供种装置内部流场进行了仿真分析,实现了管道气吹供种装置的优化设计.结果表明.管道入口气流速度在一定范围内变化时,同一方案管道内部气流场分布情况变化不大.比较各方案管道内的气流场分市,确定了管道气吹供种装置的最佳结构形式.     

轴流式果园喷雾机风送系统优化设计与试验

针对传统风送式喷雾机风送距离短与药液浪费的问题,设计一种适用于传统果园喷雾机的轴流式风送系统。通过设置不同风筒导叶的安装角、数量、长度和锥形多出口装置的锥度、出口布局方式,进一步引导风送系统气流场,并建立相对应的气流场分布模型。通过对比选取风送系统的最佳优化设计方案,并开展了验证试验。试验结果表明,风筒导叶参数对出口风速影响的显著性由大到小为长度、安装角、数量,锥形多出口装置出口布局方式对出口风速的提升效果明显;当风筒导叶安装角为10°,数量为6,长度为20 cm,且锥形多出口装置锥度为2.25、出口布局为A型时,风送系统出口风速及均匀性达到最优,所建立的模型出口风速与试验值相对误差为4.66%和变异系数为3.63%,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,通过喷雾机外流场试验可得,射流边界范围随着出口直径和转速的增加而增大,风送距离也随之增大,当风送距离0～2 m,风速大于5 m/s,衰减幅度明显,当风送距离大于2 m时,气流衰减较为平缓,风速距离4 m处风速达到1.5 m/s左右。优化后轴流式果园喷雾机风送系统结构合理,气流均匀性、风速、边界和射程等方面均满足果园植保机械需求,研究...