气吸式排种装置吸种孔的气流场分析——基于ANSYS

为了研究气吸式免耕播种机吸种圆盘不同孔型和不同孔径对吸种性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS,对直孔、锥孔和倒角孔3种不同的孔型和不同孔径的气流场进行了有限元分析,获得了不同孔型气流速度的比较和气流随孔径大小而变化的规律,为吸种圆盘的设计提供了依据。     

苜蓿转筒干燥时茎叶分离出口气流场模拟与优化

针对转筒干燥苜蓿的茎叶垂直分离原理,基于90℃左右干燥气流的风速条件,应用CFD技术对三回程苜蓿干燥分离转筒出口附近的气流场进行了模拟和优化设计。通过速度云图分析,获得了在总体结构不变的情况下中筒末端和外筒末端之间相对适宜的尺寸。通过气流场速度矢量分析,提出了改进茎叶分离效率的方案。     

基于CFD-DEM的收获机分离室内谷物运动模拟与试验

采用计算流体力学与离散元耦合的方法对割前摘脱稻麦联合收获机惯性分离室内谷物的运动进行数值模拟。仿真结果表明:籽粒和短茎秆在气流作用下能够实现分离,分离室入口气体速度增加,有助于提高分离室初清选谷物的性能,但入口气体速度增加使得分离室后部气体湍流现象加重,且能耗也随之增加;不饱满籽粒能在分离室内实现沉降。对仿真结果进行了试验验证,结果表明利用CFD-DEM对分离室内谷物运动进行数值模拟是可行的。     

分流对冲与多级扩容组合式集沙仪内风沙分离规律研究

为揭示风沙在集沙仪内部的分离规律,以分流对冲与多级扩容组合式集沙仪风沙分离器为研究模型,通过Fluent数值模拟和微型风洞试验,对风沙分离器内单相流场和气固两相流场进行了分析。在阐释气流降速机理的基础上,进一步分析了气流降速和入口气流中沙尘所占体积分数对风沙分离的影响,并通过分析沙尘的运动规律,阐述了不同粒径沙尘受流场影响的情况。结果表明,气流大幅降速是实现风沙分离的最有效方法,而引起气流速度大幅降低的主要原因是较大值的湍动能场的大范围形成;对于风沙流,当沙尘含量增高时,降速效果变好,风沙分离效果也变好;当沙尘含量进一步增高时,降速及风沙分离效果则变化不大;对于分流对冲与多级扩容组合式集沙仪,当沙尘受强风以下风力影响时,粒径小于0.032 41 mm的沙尘较易受到流场的诱导,受惯性运动的影响较小,从排气口排出的可能性较大,是影响风沙分离效率和集沙效率的主要粒子。     

小型豌豆收获机清选装置数值模拟

为了提高小型豌豆收获机的作业质量,利用CFD-DEM耦合的方法对气流式清选装置分离过程进行数值模拟,探究清选装置内部流场在不同风扇转速和不同入料口风速下的变化。研究结果显示:当入料口风速为5 m/s时,排粮口附近气流速度随着风扇转速的增加而骤增,且排粮口气流速度远远大于分离室中下部气流速度,阻碍籽粒的排出;当风扇转速为1600 r/min,随着入料口风速的增加,排粮口气流速度呈先减小后增大的变化趋势,气流速度的矢量方向逐渐发生变化,分离室中下部形成涡流。     

温室轨道式弥雾机气流速度场三维模拟与试验

基于CFD模拟技术建立了温室轨道式弥雾机的气流速度场分布模型,并对模拟结果进行了验证.研究表明,在所设计的模拟区域内,气流速度在垂直和水平两个方向呈梯度减小趋势;改变喷孔气流速度对气流速度场空间分布状态不会产生显著影响,但对雾滴的分布范围有明显拓展作用;把喷孔气流速度由25 m/s提高到50 m/s,可将吹送距离由2.4m增大到3.6m,气流速度场范围半径由0.20m扩大到0.25 m.试验和模拟结果对比表明,所建模拟模型能够较准确地模拟温室轨道式弥雾机气流速度场的速度分布特性.     

生物质气化焦油分离器气相流场数值模拟

根据焦油的物性和分离要求设计了一种适用于干法脱除焦油的新型焦油分离器,该焦油分离器同时具有冷却降温促焦油冷凝析出和分离焦油液滴的作用.通过对其气相流场的数值模拟发现,壁面降温对其内部的温度场影响明显,这是气体运动传热的结果.旋风分离器内气体温度随着周边气流下行温度逐渐降低,随着中心气流上行而逐渐升高,在径向呈现驼峰状分布.温度降低导致了气体密度增加和粘度减小,以及焦油液滴粘度增加,通过对焦油液滴分离理论和焦油的物性分析得出,壁面降温可以减小切割粒径,有利于提高生物质气化燃气中焦油的分离效率.     

落地红枣捡拾机筛选系统的设计与仿真

针对新疆南疆红枣矮密种植方式下落地红枣无法聚集,人工捡拾效率低且成本高、机械化捡拾易损伤枣及捡拾后红枣含杂率高等问题,设计了红枣捡拾机筛选系统。首先阐述了落地红枣捡拾机筛选系统工作原理和结构设计,然后对筛选系统进行建模并运用ANSYS 2022软件进行网格划分,根据相关文献,设置气流速度为40 m/s,采用ANSYS/Fluent模块对其内部结构进行流场分析和数值模拟,结果表明：在导流板的作用下,气流进入筛选系统后,在闭风器上方流速快速增加,有利于提高筛选系统分离枣和杂的效率,同时,筛选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的分离。     

基于CFD畜禽车厢体内温度场和速度场的模拟

为避免畜禽运输车在运输过程中因气流不均导致家禽损失,利用CFD模拟方法对畜禽运输车封闭式厢体内的温度场和速度场进行仿真分析。模拟结果表明,温度、风速较大的区域主要集中在每一层的第3、第4栏中,速度分布模拟值与实测值的相对误差范围为2.7%~5.1%,温度分布模拟值与实测值相对误差为1.2%~4.1%。模拟的气流速度和温度与实测的气流速度和温度值有着相同的变化规律,其中实测值与模拟值的最大误差不超过2℃,但由于气流的不均匀,高温仍集中在每一层的尾部。使用CFD模拟方法能够真实表达畜禽运输车厢体内气流状态,对厢体内温度场和气流场的模拟是一种有效的方法。     

车用涡轮增压器压气机叶轮喘振流动特性分析

使用流体力学软件FLUENT对某径流式压气机叶轮内部喘振流动特性进行了数值模拟,得到了叶轮流场的分布图。对流动现象的分析表明:喘振工况时叶轮长短叶片吸力面出现了分离区和分离涡,压力面出现了回流,叶轮内部气流波动明显并出现了冲击波。研究得到的流动特性可为该叶轮的优化设计及确保压气机高效率运行提供相应的理论依据。     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。     

基于气力脱膜与残膜物料特性相关的研究

针对农田残膜回收中存在脱膜效果不佳的问题,研究并设计了一种新型夹持式残膜回收机且采用气力脱膜。首先,通过运用空气动力学及试验的方法并结合残膜物料的特性相关特性,重点对气力脱膜时所需气流作用力大小进行了研究;然后,进行了田间试验验证。结果表明:当采用橡胶材料制作的夹持板,在气流作用力大小为1.35N时,能够很好地满足脱膜作业要求。本研究可为研制有关气力脱膜的残膜回收机提供参考。     

基于气流悬浮的种子包衣机设计

针对我国包衣机普遍存在的包衣成膜低、包衣不均和种子破损率高等问题,结合国家对种子包衣作业的要求,设计了一种新型的基于气流悬浮的种子包衣机。该包衣机通过对上升气流的引入再分配和切向气流的引入,使种子始终处于漂浮旋转的状态,减少运动阻力和种子间的磨损。同时,计量泵定量给药,喷头切向喷药,保证了稳定的药种比。该包衣机可一次性完成包衣、干燥和输送的功能,确保种子包衣的高质量且覆膜均匀不脱落。      

多层盘式秧盘热风辅助微波干燥机优化设计与性能试验

针对现有水稻秸秆营养穴盘（简称秧盘）热风辅助微波干燥机静态干燥时存在气流场和电磁场分布不均匀、干燥效率低和干燥品质差等问题，设计了多层盘式热风辅助微波干燥机，并主要对干燥机的微波谐振腔和气流均布室进行了优化设计。利用ANSYS Electronics软件对微波谐振腔馈口不同排列方式进行仿真，根据电磁场强度均匀性及S参数的影响，确定馈口的排列方式及高度；利用ANSYS Fluent软件对气流均布室的导流腔高度、气流均布腔高度及导流体底边直径进行优化；以秧盘为试验材料对该机性能和加热均匀性进行试验验证。结果表明，优化后气流均布室出口处气体流速的均匀性指数与优化前相比提高21.26%；微波谐振腔三馈口V-L-L排列方式下电磁场强度均匀性最好且S参数最小；馈口高度为160mm时反射功率最低，比馈口高度为70mm时降低78.13%；相较于热风干燥和微波干燥，秧盘在热风辅助微波干燥方式下干燥速率分别提高291.31%和86.48%，且干燥均匀性更好。该研究可为热风辅助微波干燥机的结构优化提供参考。     

网棚养殖蝗虫吸捕机设

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题,设计了旋风分离式蝗虫吸捕机。使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟。样机试验表明：当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14m/s、吸嘴距地高度为40mm、机器前进速度为0.4m/s时,可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率。实际作业时可根据蝗虫分布密度,灵活调节吸口风速和机器前进速度,以提高吸捕效率、降低能耗。     

杂交水稻工程化制种窝眼型孔分选机分选筒设计

为改变传统杂交水稻制种中不育系和恢复系规则化种植,分期收获,效率低,劳动强度大,授粉不均匀,种子质量、产量低的现状,在现有工程化混播制种中急需高效的机械化分选设备。该文通过试验研究的手段,对所设计的窝眼型孔分选机分选筒的运动参数及结构参数进行了研究。结果表明：针对现有不育系籽粒长度不超过5.8 mm,恢复系不小于12 mm时,其分选筒外径设计为130 mm,分选筒转速为30 r/min,窝眼孔径为7 mm,孔深为3 mm情况下,能够杂交水稻种子纯度要求的分选效果。该分选机的设计,为解决工程化混播制种中杂交水稻种子不育系与恢复系的分选、清选提供了基础保障。     

胡麻脱粒清选装置作业过程仿真与试验

针对分段收获后胡麻脱出物形状差异小、混杂程度大、清选困难等问题,设计了胡麻脱粒清选装置。为提高胡麻脱粒清选装置作业效率,探究胡麻脱粒物料气流式清选机理,以装置气流清选系统为研究对象,分别建立清选系统CFD模型和胡麻脱出物DEM模型。采用CFD-DEM耦合仿真技术,通过研究各组分脱出物料的运动轨迹与空间位置分布,得出清选系统内胡麻脱出物分离规律,并进行验证试验,校验仿真模型可靠性。仿真试验表明,胡麻脱粒物颗粒在清选系统内气流场的作用下表现出较好的分离清选效果,同时,通过分析模拟试验所得到的胡麻脱粒物颗粒数量和平均速度变化曲线,探明了胡麻脱粒物料在分离清选作业过程中运移的平均速度和数量的变化规律。验证试验表明,该装置在最佳工作状态下作业后胡麻籽粒的清选损失率为2.78%,含杂率为2.23%,与仿真模拟胡麻籽粒损失率（2.05%）、含杂率（1.56%）相比,二者试验结果分别仅相差0.73、0.67个百分点,实际试验结果与仿真模拟结果吻合度较高,验证了模型的可靠性。     

谷物联合收割机清选横流风机的设计

随着谷物联合收割机向高效率、大型化发展,使得联合收割机清选部件宽度增加,传统的离心式或轴流式风机受机器宽度的影响,存在横向气流分布不均匀、结构尺寸大和动力消耗大等问题,直接影响谷物清选质量和效率,而具有二维流动的横流风机不受机器宽度的影响,并能产生良好的气流分布。为此,对横流风机进行设计,并确定了主要技术参数,为相关人员提供参考。     

基于CFD的专用离心风机内部流场特性

本工作运用CFD技术的FLUENT软件建立了6HWF-20型高射程喷雾喷粉机的专用风机模型并进行了内部流场模拟,获得了转速为2 372 r/min时计算收敛后风机内部流场的速度矢量分布和压力分布情况,并通过优化风机叶片进口安装角和蜗舌的形状、尺寸,改善了风机内部流场。同时获得了6种转速下风机出口处的平均速度,并通过试验进行了验证。结果表明,模拟结果与试验结果吻合,基于FLUENT软件下建立的专用风机模型和模拟方法是可行的,为采用CFD技术进一步改善风机内部流场,提高风机出口速度,更有效地实现高射程喷雾喷粉功能具有重要的意义。      

基于多跳路由算法的地膜回收机械装置优化

为了增强地膜回收机的通信能力,使其适应不同地膜密度的地块,提高地膜回收机的工作效率,实现多地膜回收机的协同控制,设计了一种新的基于多跳无线网络的地膜回收机和多回收机协同控制系统。改进后的地膜回收机在起膜铲的轴上装有起膜阻力传感器,可以实时测试起膜阻力,调整起膜机的速度,实现速度的自适应调节。为了适应不同的起膜机速度,在卷膜机上装有速度传感器,可以对卷膜速度进行控制,提高了起膜和卷膜的作业精度。同时,设计了5点的多跳通信网络,利用无线局域网络,实现了地膜机的协同控制。最后对地膜回收机的性能进行了测试,通过测试发现:残膜机作业的回收率达到了90%以上,其作业时间较短,满足高效残膜回收机的设计需求,可以在其他农业现代化机械控制系统的设计过程中进行推广