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     

半喂入花生摘果装置优化设计与试验

在自行设计的半喂入花生摘果试验台上对半喂入花生摘果装置结构参数和运动参数进行优化设计与试验.在摘果过程运动分析的基础上,确定花生果系在摘果段的理想位置状态和参数关系,使花生果系由底向上、渐进有序穿过最佳摘果区,摘果强度均匀.分析了摘果频率和摘果强度的影响因素及对作业性能的影响.采用摘果机理分析和试验验证相结合的方法,确定采用后倾弧形板摘果叶片,单辊配置6个叶片.通过多指标响应面综合试验,优化确定摘果装置的结构和作业参数组合为:摘果辊长度1 200 mm、链辊夹角7.2°、辊筒直径152.5 mm、重叠距离5 mm、摘果辊转速371 r/min和夹持输送速度1.025 m/s.     

寒地超级稻摘脱台设计参数的试验研究

为进一步改善寒地超级稻霜前收获摘脱台的性能,降低梳脱损失,通过对影响摘脱台工作性能的主要参数和结构特点的分析,在4ZTL-1800型气吸式割前摘脱稻麦联合收割机研究基础上,设计了一种具有可更换3种滚筒的摘脱台。以摘脱台的总损失为评价指标,对摘脱滚筒线速度、喂入速度、喂入口开度与喂入口风速进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验表明：摘脱滚筒线速度、喂入速度和喂入口风速三因素对摘脱损失有显著影响。正交试验表明：最佳组合为滚筒线速度23 m/s,喂入速度1.1 m/s,喂入口开度120 mm,喂入口气流速度14 m/s,此技术条件下摘脱损失不大于1%。所设计的摘脱台满足超级稻收获要求,并为超级稻割前摘脱联合收割机摘脱台的设计提供依据。     

大方草捆压捆机喂入机构运动分析与优化

以9YFD-2.0型大方草捆压捆机为例,探索其喂入机构的运动规律。通过初步确定的喂入机构基本参数,获得了两个喂入拨叉的机构简图,建立了位置、速度方程,并采用Mat Lab进行编程求解,分别得到两个喂入拨叉端点的运动轨迹。将利用Solid Works软件建立的三维实体模型导入ADAMS软件中,分别对两个喂入拨叉进行运动仿真模拟和分析,得到了喂入拨叉端点的运动轨迹及速度曲线,揭示了喂入机构的运动规律。同时,通过分析,考虑在二者不发生干涉且结构不发生改变的前提下,适当提高大喂入拨叉装置的高度。完成优化后,大方草捆压捆机的喂入量在原来的基础上有所增加,从而提高了大方草捆压捆机的压捆密度和质量。     

纵轴流联合收割机切流脱粒分离装置的研究

为分析纵轴流联合收割机切流脱粒分离装置的脱粒分离性能,在自行研制的纵轴流脱粒分离清选试验台上,对刀形齿切流脱粒分离装置进行台架试验,采用正交试验分析结构和运动参数对籽粒脱粒性能的影响。试验结果表明,在喂入量5.5 kg/s、滚筒转速900 r/min、脱粒间隙20 mm(入口)、15 mm(出口)的条件下,脱净率为85.01%。     

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。     

双出风口四风道清选装置内部气流场仿真及试验

针对传统水稻联合收获机普遍采用的单出风口三风道清选装置在收获喂入量8.0~9.0kg/s时存在清选损失率显著提高、籽粒含杂率增加、效率降低等难题,首先运用CFD软件对课题组研发的双出风口四风道清选装置和传统单出风口三风道清选装置进行了内部气流场数值模拟及对比分析,得出双出风口四风道清选装置内部气流场分布对收获喂入量8.0~9.0kg/s工作环境具有更好的适应性。在已搭建的试验台上布置了42个气流速度测点对双出风口四风道清选装置进行多因素正交内部气流场测量试验,结果表明:双出风口四风道清选装置的鱼鳞筛开度为18mm、分风板倾角Ⅰ为28°、分风板倾角Ⅱ为20°时,振动筛上方前、中部整体气流速度达到最大且后部气流速度回升幅度最大,有利于提高清选性能和效率。     

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。     

基于计算机仿真技术的旋风除尘器流场模拟

采用CFD模拟软件Fluent 6.2提供雷诺应力模型(RSM),对焚化炉用旋风除尘器内部流场进行三维稳态数值模拟;计算并分析了除尘器内部压力场与速度场分布特点,并与实验数据相比较,模拟结果与实验数据基本吻合.数值模拟结果表明:随入口速度提高,旋风除尘器分离效率和压力损失同样增大;在除尘器内部,存在短路流以及返混夹带等影响除尘器性能的流动现象.通过对影响除尘器性能的内部流动进行分析,为进一步优化结构提供参考依据.     

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。     

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.     

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。     

联合收获机惯性沉降分离室内籽粒运动规律

根据牛顿第二定律,建立了惯性沉降分离室内包含多因素的籽粒运动微分方程式。利用拉格朗日法的离散相模型对惯性沉降分离室内籽粒运动进行了数值计算,得到了籽粒在惯性沉降分离室内的运动轨迹,沉降、分离等运动规律,并通过数值计算得到分离室入口气流速度和籽粒初速度对分离室分离效率的影响规律。     

基于CFD的循环生物絮团系统涡旋分离器结构参数优化

为提高循环生物絮团系统涡旋分离器分离效率,以欧拉-欧拉多相湍流模型为理论框架,运用计算流体力学技术,对3种不同筒径比α涡旋分离器内固液两相三维流动进行了数值模拟,并分析了相关速度云图、速度矢量云图、流体迹线云图、内部固相分布以及出口处固相体积分数变化等。模拟结果表明:在进水口进水速度为0.36 m/s时,随着筒径比α的增大,3种涡旋分离器套筒外侧以及进水口以下部分速度流场差别较小,但套筒内流场湍流逐渐加剧,同时,套筒外侧附近和套筒内部,涡旋逐渐加剧,增加能耗,且不利于固体颗粒的沉积,总体而言,涡旋分离器在α为1.5之后分离效率下降,并保持相对稳定,具体表现为,当涡旋分离器α为1.5时,内部固相体积分数相对较高,而出口处固相体积分数较低,随着α增大,其分离效率由α为1.5时的27%降至α为2.0时的17%,并随着α再次增至2.5时,分离效率保持基本不变。涡旋分离器流场速度的实测结果与模拟结果基本一致,而分离效率存在一定差异,但是变化规律相同,表明数值模拟在优化涡旋分离器结构方面是可行的。     

超级稻摘穗收获机沉降箱性能分析与运行参数优化

为使4ZTL-2000型摘穗收获机收获超级稻时具有最佳清选性能,以谷物清洁率和沉降箱能耗为指标,沉降箱入口气流速度、谷物喂入量及其初速度为影响因素,采用二次正交旋转组合设计试验,利用Design-Expert 6.0.10进行数据处理,得出回归数学模型,通过响应曲面方法分析指标与因素间的相互作用,并对回归数学模型进行多目标优化。结果表明:沉降箱入口气流速度对沉降箱指标影响最大,谷物初速度相对小,谷物喂入量的影响最小。为使沉降箱处理超级稻(目前谷物喂入量最大为3.78 kg/s)时具有最佳性能,通过优化获得运行参数的最佳组合为:沉降箱入口气流速度为13.93 m/s,谷物初速度为18.84 m/s。通过试验验证谷物清洁率达到了90.1%,沉降箱能耗为348.3 Pa,籽粒沉降效率为100%。     

场地膜秆分离装置送风口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,建立了场地膜秆分离装置的三维计算流体力学模型,采用Fluent软件对场地膜秆分离装置内的流场进行数值模拟分析,改变分离装置送风口的几何尺寸,分析比较其内部流场的压力分布速度分布。结果表明:在送风口和进料口的相对位置为100mm、送风口宽度为200mm和送风口长度为6 0 0 mm时最为合理,为场地膜秆分离装置的结构设计和性能改进提供了参考。     

荞麦割前气吸摘脱试验台设计

针对现有谷物联合收获装备难以适应荞麦收获特性的问题,研制了一种荞麦割前气吸摘脱收获试验台。以喂入速度、喂入口风压和滚筒转速为影响因素,收获率和飞溅损失率为评价指标进行试验研究。通过正交试验确定了影响收获率的主次因素为滚筒转速＞喂入口风压＞喂入速度;影响飞溅损失率的主次因素为喂入口风压＞喂入速度＞滚筒转速。以收获率最大、飞溅损失率最小为优化目标,获得最佳参数组合为滚筒转速500 r/min、喂入口风压80 Pa和喂入速度0.5 m/s,此条件下可得试验台收获率86.37%、飞溅损失率9.23%。该研究可为荞麦机械化收获装备的相关设计提供参考。      

旋风分离器颗粒运动规律的数值模拟研究

文章采用数值模拟方法对旋风分离器的内部流场和颗粒运动规律进行了研究,其中气相流场采用雷诺应力模型(RSM),气固两相流场采用离散相模型(DPM)。通过模拟结果,分析了二次流的成因以及入口位置、粒径、二次流对颗粒运动规律的影响。结果表明:旋风分离器内存在四种形式的二次流。入口位置和粒径不同时,颗粒会受到不同的二次流作用,从而呈现出不同的运动情况。入口位置过低,颗粒容易受短路流、纵向涡流和偏心环流的影响。入口位置升高后,颗粒受到纵向涡流的影响较大。入口位置过高,颗粒则受短路流和贴壁环流的影响。细微颗粒受四种二次流的影响均较大,小颗粒主要受纵向涡流和偏心环流的影响,大颗粒受偏心环流和短路流的影响较大。     

旋风分离清选系统结构及工况对清选性能的影响

利用旋风分离清选系统试验台,以分离筒入口角度、分离筒有无通气孔以及吸杂风机、扬谷器转速为试验因素,选取籽粒清洁率和清选损失率为试验指标,进行了清选性能单因素试验,得出了清选性能试验规律,为解决清选分离筒体积庞大、物料堵塞等问题提供了依据.     

玉米秸秆皮穰分离机剥叶机构的试验研究

为提高玉米秸秆的利用价值,进行玉米秸秆皮、穰、叶分离加工非常有必要。为此,对茎叶分离的关键机构—剥叶机构进行了试验研究。依据自行设计的剥叶试验装置,选取影响剥叶效果的主要因素喂入速度、剥叶辊转速、剥叶板间隙、剥叶板夹角为试验因素,以剥叶率为试验评价指标,采用四因子二次回归正交旋转组合设计方法,建立了4个试验因素对剥叶率的影响规律模型。综合考虑各影响因素,确定最佳参数组合为:喂入速度1 m/s、剥叶辊转速1 000 r/min、剥叶板间隙24 mm、剥叶板夹角15°。