气吸式三七精密排种器设计与充种性能研究
发布时间：2021-05-11 21:27
三七是中国名贵中药材,在中国市场需求量大,在云南省被广泛种植。截止2014年12月份三七的种植面积已达到4万hm2。三七播种的行距和株距均需控制在50mm左右,属于密集型精密播种,且三七种子形状和大小不规则,当前还没有满足这种精度要求的播种机。现行的播种方式主要以手工点播为主,三七每公顷播种量270～300万粒,劳动强度大,因此实现三七的机械化播种成为必然之举。为实现精密播种,需依据三七种子的特性以及种植要求对排种器进行设计与试验。分析当前国内外现有精密排种器现状,设计一种能有效解气吸式排种器结构复杂、正负压相干扰的问题,且能够根据前进速度的不同调节投种角度以实现零速投种的气吸滚筒式三七精密排种器。根据种子特点以及种植要求,对排种器基本尺寸进行了确定。对排种器内部进行流场分析以确定空心轴上进气孔孔径及孔与孔之间分布情况,并进行排种试验。同时为了提高排种合格指数,在充种环节添加振动与气吹,并进行了模拟与试验。具体开展的研究内容如下：（1）以试验测量的三七种子基本参数与种植要求为依据,确定气吸滚筒式排种器吸种孔的大小与位置。采用CFD模拟气吸排种器工况,来确定空心轴进气孔大小与位置,以实现...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 精密排种器类型及工作原理
1.2.2 国内气力式排种器研究现状
1.2.3 国外气力式排种器研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 基于Fluent排种器滚筒内部流场仿真分析
2.1 流场仿真模型的
2.1.1 流场状态确定
2.1.2 湍流模型
2.2 排种器结构与工作原理
2.3 空心轴内流场模型分析
2.4 滚筒内流场模型分析
2.5 本章小结
第三章 流固耦合数值模拟算法
3.1 流固耦合模拟分析方法
3.1.1 连续介质模型
3.1.2 颗粒轨道模型
3.1.3 DEM-CFD耦合算法
3.2 EDEM-Fluent耦合理论
3.2.1 EDEM软件
3.2.2 耦合模型
3.2.3 耦合理论
3.2.4 时间匹配
3.2.5 仿真区域定义
3.3 本章小结
第四章 基于气固耦合的三七种子悬浮速度模拟分析
4.1 颗粒体建模
4.2 基本参数试验与参数标定
4.3 接触模型
4.4 流场参数
4.5 悬浮速度试验
4.6 DEM-CFD耦合模拟试验
4.7 沉降法验证
4.8 结果分析
4.9 试验验证
4.9.1 沉降法理论计算与模拟试验对比
4.9.2 台架试验与模拟对比
4.9.3 方法有效性的验证
4.10 本章小结
第五章 排种器结构设计与性能试验
5.1 滚筒结构与吸种孔直径的设计
5.1.1 三七种子几何特性
5.1.2 滚筒长度与吸种孔位置尺寸的设计
5.2 充种区吸种压差及吸种角度
5.3 投种区投种角度
5.4 排种性能试验
5.4.1 试验准备
5.4.2 试验方法
5.4.3 投种对比试验
5.4.4 二次旋转正交组合试验
5.5 回归数学模型的建立与显著性检验
5.6 各因素对排种合格指数的影响
5.6.1 前进速度和吸种角度的交互作用对排种合格指数的影响
5.6.2 负压和前进速度的交互作用对排种合格指数的影响
5.6.3 负压和吸种角度的交互作用对排种合格指数的影响
5.7 最佳参数优化
5.8 本章小结
第六章 基于气固耦合的充种性能模拟分析
6.1 流场数学模型
6.2 接触模型
6.3 接触力计算
6.4 离散元模型
6.5 流场模型
6.6 排种器供种过程仿真
6.7 仿真结果分析
6.7.1 气吹风压
6.7.2 振动频率
6.7.3 振动角度
6.8 本章小结
第七章 排种器充种性能试验研究
7.1 试验条件
7.2 单因素试验
7.2.1 气吹风压对充种性能的影响
7.2.2 振频对充种性能的影响
7.2.3 振动角度对充种性能的影响
7.3 正交试验
7.3.1 正交试验设计
7.3.2 试验结果分析
7.4 参数优化与试验验证
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]三七气吸滚筒式排种器充种性能模拟与试验[J]. 赖庆辉,高筱钧,张智泓. 农业机械学报. 2016(05)
[2]中草药三七气吸滚筒式精密排种器的设计与试验[J]. 高筱钧,周金华,赖庆辉. 农业工程学报. 2016(02)
[3]种子颗粒群的悬浮速度模拟预测方法[J]. 苏微,高筱钧,任闯,赖庆辉. 华南农业大学学报. 2016(01)
[4]油麦兼用型气送式集排器供种装置设计与试验[J]. 雷小龙,廖宜涛,李兆东,曹秀英,李姗姗,韦跃培,廖庆喜. 农业工程学报. 2015(20)
[5]油菜精量气压式集排器排种性能试验[J]. 李兆东,李姗姗,曹秀英,雷小龙,廖宜涛,韦跃培,廖庆喜. 农业工程学报. 2015(18)
[6]油菜精量气压式集排器的设计与试验[J]. 李兆东,雷小龙,曹秀英,廖宜涛,廖庆喜,李姗姗. 农业工程学报. 2015(07)
[7]三七种子的物理机械特性试验[J]. 任闯,高筱钧,苏微,王增垚,赖庆辉. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[8]气力滚筒式水稻直播精量排种器的设计与试验[J]. 张顺,夏俊芳,周勇,翟建波,郭洋民,张秀梅,吴昊. 农业工程学报. 2015(01)
[9]基于离散单元法的水平圆盘式精量排种器排种仿真试验[J]. 石林榕,吴建民,孙伟,张锋伟,孙步功,刘全威,赵武云. 农业工程学报. 2014(08)
[10]气压组合孔式玉米精量排种器设计与试验[J]. 史嵩,张东兴,杨丽,崔涛,张瑞,殷小伟. 农业工程学报. 2014(05)
博士论文
[1]气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究[D]. 王朝辉.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于高阶离散格式的CFD与DEM耦合方法及其应用[D]. 王刚.吉林大学 2013
[2]2BPJ-12型大豆平作密植气吸式精密播种机设计与试验研究[D]. 李杞超.东北农业大学 2013
[3]基于DEM的立式干燥机颗粒流仿真模拟研究[D]. 杨杰.华中农业大学 2012
[4]颗粒堆积性质和散状物料转载过程的DEM仿真研究[D]. 李勤良.东北大学 2010
本文编号：3182136
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 精密排种器类型及工作原理
1.2.2 国内气力式排种器研究现状
1.2.3 国外气力式排种器研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 基于Fluent排种器滚筒内部流场仿真分析
2.1 流场仿真模型的
2.1.1 流场状态确定
2.1.2 湍流模型
2.2 排种器结构与工作原理
2.3 空心轴内流场模型分析
2.4 滚筒内流场模型分析
2.5 本章小结
第三章 流固耦合数值模拟算法
3.1 流固耦合模拟分析方法
3.1.1 连续介质模型
3.1.2 颗粒轨道模型
3.1.3 DEM-CFD耦合算法
3.2 EDEM-Fluent耦合理论
3.2.1 EDEM软件
3.2.2 耦合模型
3.2.3 耦合理论
3.2.4 时间匹配
3.2.5 仿真区域定义
3.3 本章小结
第四章 基于气固耦合的三七种子悬浮速度模拟分析
4.1 颗粒体建模
4.2 基本参数试验与参数标定
4.3 接触模型
4.4 流场参数
4.5 悬浮速度试验
4.6 DEM-CFD耦合模拟试验
4.7 沉降法验证
4.8 结果分析
4.9 试验验证
4.9.1 沉降法理论计算与模拟试验对比
4.9.2 台架试验与模拟对比
4.9.3 方法有效性的验证
4.10 本章小结
第五章 排种器结构设计与性能试验
5.1 滚筒结构与吸种孔直径的设计
5.1.1 三七种子几何特性
5.1.2 滚筒长度与吸种孔位置尺寸的设计
5.2 充种区吸种压差及吸种角度
5.3 投种区投种角度
5.4 排种性能试验
5.4.1 试验准备
5.4.2 试验方法
5.4.3 投种对比试验
5.4.4 二次旋转正交组合试验
5.5 回归数学模型的建立与显著性检验
5.6 各因素对排种合格指数的影响
5.6.1 前进速度和吸种角度的交互作用对排种合格指数的影响
5.6.2 负压和前进速度的交互作用对排种合格指数的影响
5.6.3 负压和吸种角度的交互作用对排种合格指数的影响
5.7 最佳参数优化
5.8 本章小结
第六章 基于气固耦合的充种性能模拟分析
6.1 流场数学模型
6.2 接触模型
6.3 接触力计算
6.4 离散元模型
6.5 流场模型
6.6 排种器供种过程仿真
6.7 仿真结果分析
6.7.1 气吹风压
6.7.2 振动频率
6.7.3 振动角度
6.8 本章小结
第七章 排种器充种性能试验研究
7.1 试验条件
7.2 单因素试验
7.2.1 气吹风压对充种性能的影响
7.2.2 振频对充种性能的影响
7.2.3 振动角度对充种性能的影响
7.3 正交试验
7.3.1 正交试验设计
7.3.2 试验结果分析
7.4 参数优化与试验验证
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]三七气吸滚筒式排种器充种性能模拟与试验[J]. 赖庆辉,高筱钧,张智泓. 农业机械学报. 2016(05)
[2]中草药三七气吸滚筒式精密排种器的设计与试验[J]. 高筱钧,周金华,赖庆辉. 农业工程学报. 2016(02)
[3]种子颗粒群的悬浮速度模拟预测方法[J]. 苏微,高筱钧,任闯,赖庆辉. 华南农业大学学报. 2016(01)
[4]油麦兼用型气送式集排器供种装置设计与试验[J]. 雷小龙,廖宜涛,李兆东,曹秀英,李姗姗,韦跃培,廖庆喜. 农业工程学报. 2015(20)
[5]油菜精量气压式集排器排种性能试验[J]. 李兆东,李姗姗,曹秀英,雷小龙,廖宜涛,韦跃培,廖庆喜. 农业工程学报. 2015(18)
[6]油菜精量气压式集排器的设计与试验[J]. 李兆东,雷小龙,曹秀英,廖宜涛,廖庆喜,李姗姗. 农业工程学报. 2015(07)
[7]三七种子的物理机械特性试验[J]. 任闯,高筱钧,苏微,王增垚,赖庆辉. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[8]气力滚筒式水稻直播精量排种器的设计与试验[J]. 张顺,夏俊芳,周勇,翟建波,郭洋民,张秀梅,吴昊. 农业工程学报. 2015(01)
[9]基于离散单元法的水平圆盘式精量排种器排种仿真试验[J]. 石林榕,吴建民,孙伟,张锋伟,孙步功,刘全威,赵武云. 农业工程学报. 2014(08)
[10]气压组合孔式玉米精量排种器设计与试验[J]. 史嵩,张东兴,杨丽,崔涛,张瑞,殷小伟. 农业工程学报. 2014(05)
博士论文
[1]气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究[D]. 王朝辉.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于高阶离散格式的CFD与DEM耦合方法及其应用[D]. 王刚.吉林大学 2013
[2]2BPJ-12型大豆平作密植气吸式精密播种机设计与试验研究[D]. 李杞超.东北农业大学 2013
[3]基于DEM的立式干燥机颗粒流仿真模拟研究[D]. 杨杰.华中农业大学 2012
[4]颗粒堆积性质和散状物料转载过程的DEM仿真研究[D]. 李勤良.东北大学 2010
本文编号：3182136
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