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基于DEM-CFD的玉米气吸式排种器种盘设计与试验

丁力; 杨丽; 张东兴; 崔涛; 高筱钧 农业机械学报 2019年第05期

摘要:针对玉米气吸式排种器高速作业下种子运动十分复杂、难以进行准确分析计算的问题,采用DEM(离散元)和CFD(计算流体力学)耦合的方法,模拟了气吸式排种器工作过程,分析了种子受到的曳力和运动速度,得出不同种子充种能力大小依次为:小扁形、类圆形、大扁形。经过仿真分析,有针对性地选取不易吸附充种的大扁形种子,建立充种过程数学模型,优化种盘型孔凸台高度和型孔凸台角度参数。为了获得排种器的最佳性能参数,以型孔凸台角度、型孔凸台高度、种层高度为试验因素,以排种合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标进行三因素二次旋转正交组合试验,并应用Design-Expert 8.0.6 软件对试验数据进行多元回归分析和响应曲面分析,得到了各因素对指标影响关系。采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合:型孔凸台角度为35.76°,型孔凸台高度为 3.11 mm,种层高度为55.61 mm,排种合格指数最高。此时,排种器性能指标为:合格指数91.60%,漏播指数3.90%,重播指数4.50%。对优化结果进行验证试验,并与原排种器进行对比,验证结果与优化结果基本一致,且合格指数和漏播指数均优于原排种器,满足玉米精密播种的要求。

关键词:玉米气吸式排种器离散元计算流体力学响应面法

单位:中国农业大学工学院; 北京100083; 农业农村部土壤机器植物系统技术重点实验室; 北京100083

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