基于氣固耦合的氣吸滾筒式排種器仿真分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、氣吸式排種是解決小顆粒種子精密播種難題的一種有效方式。目前，對(duì)氣吸式排種的研究主要采用以試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)為主，計(jì)算機(jī)為輔的方法;計(jì)算機(jī)仿真大多也僅僅是對(duì)排種器靜態(tài)時(shí)的氣室流場(chǎng)的壓力與速度分布進(jìn)行研究，對(duì)排種器吸排種過程中種子顆粒與氣流之間的氣固耦合機(jī)制的探討還少見報(bào)道。本文以氣吸滾筒式排種器為對(duì)象，采用計(jì)算流體力學(xué)以及氣固耦合的方法對(duì)其進(jìn)行研究，主要開展了如下工作:
　　1.采用ANSYS/FLUENT對(duì)氣吸滾筒式排種器負(fù)壓腔的氣流場(chǎng)進(jìn)

2、行了仿真分析，確定在仿真中氣體是不可壓縮的，選擇標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，負(fù)壓差為5kPa時(shí)，分別對(duì)負(fù)壓腔類型、氣道形狀、吸孔直徑和吸孔導(dǎo)程對(duì)氣流場(chǎng)的影響進(jìn)行了分析，得到如下結(jié)論:相對(duì)于整體氣腔式滾筒，多氣道式滾筒氣流場(chǎng)分布更均勻，靜壓提高了約6.5％，而且能減少流量約6.2％，更有利氣吸式滾筒式排種器的吸種;圓形氣道的吸種效果好于方形氣道;對(duì)于油菜種子，吸孔直徑為1mm時(shí)排種器吸種效果最好;吸孔導(dǎo)程為3mm時(shí)吸種效果最好。
　　2.研

3、究了流固耦合數(shù)值模擬方法的物理模型及各個(gè)模型的適用情況，選擇DEM-CFD耦合模型對(duì)氣吸式排種器進(jìn)行研究。研究分析了EDEM-FLUENT耦合理論，確定Euler-Euler模型作為本文仿真中的耦合模型，選擇Ergun and Wen&Yu模型作為本文耦合仿真中的曳力模型。
　　3.采用EDEM-FLUENT耦合對(duì)排種器工作過程進(jìn)行仿真，研究排種器工作過程中單粒種子的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度和受力情況;對(duì)清種正壓、滾筒轉(zhuǎn)速和振動(dòng)頻率對(duì)排

4、種效果的影響進(jìn)行研究，得到如下結(jié)論:清種正壓增加能夠降低重播率，但是清種正壓過大會(huì)造成漏播，在清種正壓為3kPa時(shí)排種效果最好，單粒率為96.33％，漏播率為2.33％，重播率為1.33％。;增加滾筒轉(zhuǎn)速能提高排種器工作效率，同時(shí)也減少了排種器吸種時(shí)長，在滾筒轉(zhuǎn)速為30r/min時(shí)，單粒率可達(dá)97.33％，漏播率為0.33％，重播率2.33％，效果最好;種箱振動(dòng)能提高種子的流動(dòng)性，方便吸種，但是振動(dòng)過于強(qiáng)烈會(huì)使種子之間的碰撞過于劇烈，不

5、利于吸種，在振動(dòng)頻率為60Hz時(shí)排種效果最好，單粒率可達(dá)97.33％，漏播率為1.00％，重播率為1.67％。
　　4.在樣機(jī)上進(jìn)行排種性能試驗(yàn)，通過正交試驗(yàn)對(duì)吸孔直徑、吸種負(fù)壓、清種正壓、滾筒轉(zhuǎn)速、種箱振動(dòng)頻率對(duì)排種器排種性能的影響進(jìn)行了分析，對(duì)排種性能影響大小依次是吸孔直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、清種正壓、吸種負(fù)壓、種箱振動(dòng)頻率，最優(yōu)參數(shù)水平組合是吸孔直徑為1mm，滾筒轉(zhuǎn)速為20r/min，清種正壓為2kPa，吸種負(fù)壓為-4kPa，振動(dòng)頻