基于离散元法的肥料调比与分层施肥仿真及试验

发布时间：2020-06-07 18:56

【摘要】：分层施肥技术可以提高肥料的利用率和作物产量,受到了人们的广泛关注。本文在设计调比分层施肥装置的基础上,综合利用离散元仿真、台架试验、数字化土槽和田间试验等方法,研究调比分层施肥装置工作参数对肥料调比和分层施肥的影响,为调比分层施肥装置的设计提供依据。本文的主要研究结论如下:(1)测量了肥料和土壤颗粒的物理力学特性参数。以磷酸二铵和史丹利复合肥和X土为研究对象,测量了肥料和土壤颗粒的密度、肥料颗粒的三维尺寸、弹性模量、碰撞恢复系数、静摩擦系数等参数,为调比分层施肥装置的离散元仿真提供基础数据。(2)设计了调比分层施肥装置。结合作物生长的农艺要求,对多种设计方案进行分析比较,确定了调比分层施肥装置的设计方案,研究了调比分层施肥装置的工作原理,对关键结构调比排肥器和分层施肥开沟器进行了设计,并对调比排肥器的排肥量进行了校验。(3)肥料调比技术研究。研究了外槽轮工作参数对肥料调比值的影响,建立了外槽轮工作长度与肥料调比值的拟合曲线方程。研究结果表明,外槽轮工作长度与肥料调比值呈线性关系;排肥轴转速主要影响调比排肥器的总排肥量,对肥料调比值影响很小;外槽轮工作长度和排肥轴转速的验证试验与仿真结果的平均相对误差分别为2.22%和2.33%。(4)分层施肥过程与参数优化的仿真与试验研究。第一、研究了机具速度和管口横向间距对肥带分层效果的影响。结果表明,随着机具速度逐渐增加,肥带分层效果逐渐变差;随着管口横向间距的逐渐增加,肥带的分层效果逐渐变好;第二、建立调比分层施肥装置工作参数与肥带分层间距之间的回归方程,得出各因素对肥带分层间距影响的顺序依次为管口纵向间距、机具速度、管口横向间距;第三、利用响应面对试验结果进行分析,得到随着机具速度增大,管口纵向和横向间距变小,肥带分层间距均会变小;第四、利用土槽试验对仿真验证进行了验证,其平均相对误差为4.33%;第五、以小麦最佳肥带分层间距为例,对调比分层施肥装置工作参数进行优化,得到的最佳工作参数组合为机具速度3.9km/h,管口纵向间距66mm,管口的横向间距194mm,优化参数的仿真模拟值为59mm,大田试验值与仿真模拟值的平均相对误差为11.86%。
【图文】：

技术路线图,施肥装置,离散元法,肥料

基于离散元法的肥料调比与分层施肥仿真及试验验因素，采用二次正交响应面试验与离散仿真相结合的方法研究距的影响，利用土槽试验对离散元仿真结果进行验证。利用 D肥带分层间距为优化目标，对调比分层施肥装置工作参数进行优证。路线计了调比分层施肥装置，基于离散元法研究了调比分层施肥装置肥料分层的影响，研究技术路线如图 1-1 所示。

肥料,质量度,质量,肥度

特性测量量基本参数，其计算公式如式（2-1）所示用电子秤测量肥料颗粒的质量。 m /v度，cm3；的质量，，g；体积，g/cm3。的肥料颗粒倒入烧杯中，采用精度为 0.量，计算得到取样肥料的质量，将该质量度变化值，量筒刻度变化值即为取样肥度值。图 2-1 为肥料颗粒的密度测量图
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S147

【参考文献】