气力式圆筒筛膜杂分离机改进设计与试验

针对气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能波动大的问题,增设运移装置、重置圆筒筛筛孔排布与大小,以保持气流分布均匀性、改善杂质通过性,提高了气力式圆筒筛膜杂分离机筛分性能的稳定性。对圆筒筛内膜杂混合物进行运动分析,选取圆筒筛转速、进风管风速、气流角度为试验因素,以膜中含杂率和杂中含膜率作为评价指标,运用Box-Benhnken试验设计原理设计三因素三水平试验,分析各因素对膜杂分离作业性能的影响。结果表明,各因素对膜中含杂率影响主次顺序依次为:进风管风速、圆筒筛转速、气流角度;各因素对杂中含膜率影响主次顺序依次为:圆筒筛转速、进风管风速、气流角度。利用Design-Expert软件响应曲面图,进行了综合影响效应分析,得出当圆筒筛转速为23.8 r/min、进风管风速为5.9 m/s、气流角度为2.7°时,膜中含杂率为10.60%,杂中含膜率为0.133%。对上述优化结果进行试验验证,得出在该参数组合下的膜中含杂率平均值为10.54%,杂中含膜率平均值为0.132%,表明该整机优化方案可行。     

塔型风送式喷雾机导流结构参数优化

针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。     

网带式花椒干燥机流场模拟与结构优化

花椒干燥过程中网带式花椒干燥机内气流强度和均匀性影响花椒干燥后品质,通过实验进行花椒参数测定和模型可靠性验证,采用多孔介质模型对结构优化前后网带式花椒干燥机流场进行数值模拟研究,根据网带式花椒干燥机气流分布特性提出了增加导流板的优化方案,考察了不同角度导流板气流分布特性。结果表明:导流板角度变化对干燥机气流强度与均匀性有一定影响,最优导流板角度为2.5°,较原始结构在干燥机XY、XZ、YZ面平均速度平均增加6.8%、10.8%、5.2%,不均匀系数平均减小8.7%、8.5%、2.7%。     

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。     

小型油菜联合收割机吹禾气流管道结构优化设计与试验

针对中国南方丘陵山区油菜收割的现状,设计一种小型吹禾式油菜收割机,对该割台的吹禾气流管道进行结构优化设计,提高各分风管吹出气流的均匀性,从而达到减小油菜收获损失的目的。利用流体动力学软件Fluent对吹禾管道进行结构优化,对管道进行三种优化设计,并根据优化方案制造实物进行验证。数值模拟表明:按照初始模型仿真,分风管道气流速度在38.5～51.1 m/s之间,出口风速偏差S的最大值为17.66%,风速不均匀性C为9.59%;总风管锥形设计、分风管非均匀布置、调整分管孔径,有效提高分风管出口速度的均匀性,出口速度在45～47.5 m/s之间,出口风速偏差S的最大值和风速不均匀性C分别为3.50%、2.95%。验证试验表明:模拟结果与试验结果趋势一致,最大均差为6.49%,优化前后试验值对比:风速偏差S减少14.13%,风速不均匀性减少7.03%,优化方法可行,为进一步研究小型油菜收割机提供重要参考。     

北方节能型日光温室内外风环境ANSYS模拟分析

针对北方节能型日光温室在设计中对通风环境的优化和相关参数选择缺乏深入研究的问题,运用ANSYS软件模拟了节能型日光温室自然风况下的内部风场的分布,并且通过对温室周围气流的仿真模拟提出了通风方式的优化方案,研究结论可供日光温室设计建造及生产中参考.     

热风红外联合干燥装置均风板的设计与试验

为提高苜蓿干燥过程中的均匀性和热利用效率，设计了一台热风红外联合干燥装置，并进行了干燥腔内均风板结构的优化设计，分析了在侧向进风条件下的不同结构参数对流场均匀性的影响。采用数值分析与试验相结合的方法，通过单因素和正交试验对均风板进行结构参数优化，以均风板级数、孔径、孔径比、开孔率和均风板间距为试验因素，以气流速度的变异系数为评价指标，确定了最佳的结构参数并进行试验验证。仿真结果表明：在结构参数为一级均风板孔径12mm、孔径比0.75、二级均风板开孔率12.57%、两级均风板间距20mm时，整体流场的变异系数最低为6.15%。验证试验结果显示：平均速度的相对偏差为4.92%,流场的变异系数的相对偏差小于2%,空气流速的相对偏差低于12%,气流均化效果明显。研究结果可为苜蓿干燥装置均风板的优化设计提供理论参考。     

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。     

正负气压式油菜割台分行落粒回收装置设计与试验

针对油菜联合收获分行剪切落粒多、损失高的问题,提出了油菜割台分行损失气力回收方法,设计了正负气压组合式油菜割台分行落粒回收装置。通过正压气流导向收集分行散落物料,并由负压气流定向输送回割台,实现回收减损。基于Fluent构建了回收管内部流场仿真分析模型,单因素试验确定了喉管直径、喉管倾角分别为70 mm、120°,在一定范围内负压气流速度随渐扩角、渐缩角的增大而减小且存在交互作用;以进风口直径、渐缩段长度、出风口直径和渐扩段长度为试验因素,以负压气流速度为评价指标,开展了四元二次回归正交组合试验,结果表明影响负压气流速度的主次顺序为渐扩段长度、进风口直径、渐缩段长度、出风口直径,较优参数组合为进风口直径94 mm、渐缩段长度38 mm、出风口直径115 mm、渐扩段长度350 mm;建立了回收装置内部流场-物料CFD-DEM耦合仿真模型,研究了正压、负压气流速度对物料回收效果的影响,结果表明物料回收率随正压气流速度的升高先增大后减小、随负压气流速度的升高持续增大,明确了较优正压气流速度为20 m/s;基于正、负压气流流量分析,确定了气流分配器中两路气流通道的截面积之比为1∶3;田间试验...     

谷仓螺旋搅拌器的工作机理和参数研究

本文针对固定床式干燥机和储藏仓内机械通风时谷物降水、降温不均匀,效率低等问题,研究了仓内螺旋搅拌器的工作机理、结构参数和运动参数。设计了搅拌干燥实验台并进行了多种试验,比较了理论分析和试验结果,两者具有良好的一致性。为设计仓内螺旋搅拌器提供了理论根据和实践基础。结合水稻和玉米的干燥问题提出了应用建议。     

新型卧式旋转干燥仓设计与优化

中国粮食干燥设备处于更新换代关键时期。在干燥过程中,干燥设备对粮食籽粒造成的机械损伤不容忽视。为克服传统粮食干燥设备对粮食品质造成的不利影响,本研究设计开发了一种新型卧式旋转干燥仓。该设备的特点是低温干燥,整仓缓慢旋转搅拌粮食,以保证粮食干燥后含水率的均一性,有效降低粮食干燥过程中的机械损伤,确保粮食干燥品质。本文详细介绍了该设备的设计思路和优化过程,并通过系统性试验对优化前后设备的干燥性能进行验证。经过48 h的连续干燥试验,将35 t新收获的24%湿基的高含水率玉米干燥至15%湿基,干燥曲线光滑,干燥过程稳定,干燥后水分不均匀度小于1%,单位能耗约为0.19 kW·h/(1%水分·t)。试验结果表明,干燥后的玉米含水率均匀,干燥过程能耗低。该设备为未来粮食干燥和储存提供了一种新的技术方法和思路。     

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。     

热泵烘房结构及参数优化仿真设计

为解决热泵烘房干燥过程中存在的产品品质不稳定、干燥效率低等问题,借助计算流体动力学（CFD）仿真软件进行了基于烘房内气流分布的数值模拟,分析了速度分布均匀性问题,并通过改进烘房结构及速度参数开展模拟仿真与分析。结果表明：空载条件下,设置导流板倾斜角度为15°时,烘房内的气流分布效果较好;设置排风风速为6m/s时气流均匀性效果较好,且对比得出排风速度对烘房内气流的影响最大;加载条件下,选择排风速度为6m/s时可以较好地适应烘房干燥作业;排风速度为6m/s、导流板倾斜角为15°组合下可以使气流分布更均匀。     

竖向进水管布置对泵站进水流态的影响模拟

基于定常不可压缩强曲率流体的RNG k-ε紊流数值模型,通过建立以水力损失最小和基于质量加权流速均匀度最大为优化目标的评价函数,设定适当的边界条件,利用三维非结构化六面体网格单元进行网格划分,采用有限体积法对控制方程进行离散,应用CFD软件Fluent对泵站进水池和水泵进水管内部流场进行数值模拟计算.为了模拟水泵竖向进水管布置的控制参数对泵站前池和水泵进水管口流态的影响,参照现行的泵站设计规范,分别模拟了管道内径为D的竖向进水管在不同后壁距和不同悬空高度时的进水流态,并绘制了水泵进水管口流速均匀度和水力损失关系曲线.研究表明,对于安装有卧式离心泵的大型提水泵站,合理的进水管后壁距与悬空高度可以保证良好的进水流态,促使水泵进口流速分布均匀,有效地防止前池内的泥沙淤积,并能确保水泵高效稳定运行.根据模拟计算结果,提出了设计时可供参考的进水管后壁距取值范围为（0.4～0.8）D,悬空高度的取值范围为（0.6～0.8）D.     

垂直管内固-液两相流全耦合CFD-DEM模型研究

针对传统两相流CFD-DEM模型中忽略一些次要力以及颗粒-湍流作用导致计算精度不高的问题,建立了考虑Loth升力、虚拟质量力、压力梯度力以及湍流调制等多种机制的全耦合模型,分析了进口颗粒体积分数、输送速度和颗粒直径对固-液两相流动的影响。研究结果表明,升力驱使颗粒向管道中心聚集,且Loth升力比传统Saffman和Magnus升力预测的颗粒分布更接近实验。随着进口颗粒体积分数的增加,各相的轴向速度均明显减小,同时颗粒对湍流的调制作用导致流体均方根速度降低。随着输送速度的增加,颗粒在管道中心更加聚集,而流体均方根速度快速增加。随着颗粒直径的增加,颗粒在管道中的分布更加不均匀,而对流体均方根速度的影响很小。输送速度对压降影响最大,进口颗粒体积分数次之,颗粒直径对其影响最小。     

花生换向通风干燥性能模拟与分析

为了解固定床花生换向通风干燥作业特性,为已研发的箱式换向通风干燥设备提供合适的花生干燥通风参数,以花生与空气间的传热传质为基础,建立干燥状态偏微分方程组,并以此为基础采用有限差分法对干燥过程进行数学模拟,分析左右干燥室同时从下向上通风干燥时长、换向干燥阶段换向时间、单位体积通风量对干燥行为的影响,并采用均匀设计和综合加权评分法确定最优通风干燥参数。结果表明:从下向上通风阶段,热量主要用于花生加热和表层水分快速蒸发,下、中、上层物料干燥升温速度差明显,易形成较大水分梯度;换向通风干燥阶段,物料温度呈类波浪状波动,有效控制整床物料干燥均匀性。缩短从下向上通风时间,有助于降低耗能和水分差,但对干燥耗时和生产率影响较小;换向时间的改变对耗时、生产率、耗能、水分差影响较小;单位体积通风量的增加有助于干燥耗时、水分差的降低及生产率的提高,但耗能亦将快速增加。均匀设计和综合加权评分表明,含水率>25%阶段通风量1 394 m~3/(m~3h),含水率15%～25%阶段通风量838 m~3/(m~3h),含水率0.98,模拟仿真可准确描述干燥过程物料温度和含水率变化。为花生换向通风干燥设备改进和工艺优化提供参考。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

气吸式马铃薯播种机一体式风机优化设计与试验

针对目前气吸式马铃薯播种机所需风机数量多、结构尺寸大、传动复杂等问题,优化设计了气吸式马铃薯播种机一体式风机.一体式风机的进气口、吹管出口分别与排种器的吸管接口、吹管接口相连,为排种作业提供取种负压、投种正压,实现一体式风机吹吸双作用.通过排种过程力学分析确定所需风压,并对风机内部流场进行数值模拟及运动学分析.采用旋转...