基于DEM-CFD耦合的稻米清选模拟研究与试验
发布时间：2021-11-10 03:15
水稻是我国重要的粮食作物,其产量、种植面积以及单位面积产量均位于全国粮食作物首位,因此水稻生产作业机械化水平发展迅速,而清选装置作为水稻收获后清选除杂的主要设备,其性能好坏直接关系到清选后稻米的杂质含量。由于稻米清选过程是典型的气固两相流耦合,具有一定复杂性,难以通过传统方法来对其进行描述,更不能准确的反应气体与清选对象之间的相互作用,描述清选对象在受到气流作用时的运动变化规律,因此基于离散单元法（DEM）与计算流体力学（CFD）耦合方法,采用EDEM软件与Fluent软件耦合方法对稻米的清选过程进行仿真成为了一种新的模拟手段,该方法可以实现在不同软件中对固相与气相进行模拟,并通过耦合接口对固相与气相的相互作用进行传递,能够准确的更新颗粒在流场中的运动行为及对流场与颗粒间的相互作用进行描述。本文总结了国内外学者在振动清选、气流清选及其他清选方式的相关研究,详细阐述了离散单元法的基本原理及颗粒间的接触模型,介绍了计算流体力学方法及DEM-CFD耦合的相关理论,利用“多球丛聚法”对清选物中的稻米、稻杆和碎稻杆颗粒进行建模,并基于DEM-CFD耦合方法,以稻米请选过程中的含杂率和夹带损失率为...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
978年至2018年间稻谷种植面积与产量Fig.1.1Riceplantingareaandyieldfrom1978to2018
1绪论2提高产量、作业效率的重要技术保障[5,6]。稻谷的前期种植工作包括土壤耕作、播种、栽植、施肥、灌溉等工序，稻米成熟后的要进行收割、脱粒、清癣干燥等工序[7-9]。收割工作是稻米成熟后收获工作中的主要环节之一，收割作业的效率与质量对稻米产量和收获质量有重要影响，随着农业机械化越发成熟，收割机械已逐渐代替了强度较大的人工收割，改善了生产条件，提高了收割效率，降低了收割过程中的人力消耗，农业中常见的收割机种类有立式割台收割机，卧式割台收割机、悬挂式割台收割机等[10,11]，图1.2为立式割台收割机。图1.2立式割台收割机Fig.1.2Verticalcuttingtableharvester对稻米完成收割作业后，为了将稻米从稻穗上脱下，需要对收割后的稻米进行脱粒工作，并尽可能的将稻米从脱出物（稻米、茎秆、碎茎秆及混杂物等组成）中分离出来，一般农业生产中常依靠冲击、搓擦、碾压、梳刷与振动等方法对粮食进行脱粒[12-14]，由于不同种类谷物与谷穗间的连接强度、湿度等特性有所不用，因此为了缩短脱粒时间，提高生产率，针对不同品种的粮食需采取不同方法或多种方法综合配合完成脱粒作业，图1.3为稻米的脱粒装置。图1.3稻米的脱粒装置Fig.1.3Ricethreshingdevice
1绪论2提高产量、作业效率的重要技术保障[5,6]。稻谷的前期种植工作包括土壤耕作、播种、栽植、施肥、灌溉等工序，稻米成熟后的要进行收割、脱粒、清癣干燥等工序[7-9]。收割工作是稻米成熟后收获工作中的主要环节之一，收割作业的效率与质量对稻米产量和收获质量有重要影响，随着农业机械化越发成熟，收割机械已逐渐代替了强度较大的人工收割，改善了生产条件，提高了收割效率，降低了收割过程中的人力消耗，农业中常见的收割机种类有立式割台收割机，卧式割台收割机、悬挂式割台收割机等[10,11]，图1.2为立式割台收割机。图1.2立式割台收割机Fig.1.2Verticalcuttingtableharvester对稻米完成收割作业后，为了将稻米从稻穗上脱下，需要对收割后的稻米进行脱粒工作，并尽可能的将稻米从脱出物（稻米、茎秆、碎茎秆及混杂物等组成）中分离出来，一般农业生产中常依靠冲击、搓擦、碾压、梳刷与振动等方法对粮食进行脱粒[12-14]，由于不同种类谷物与谷穗间的连接强度、湿度等特性有所不用，因此为了缩短脱粒时间，提高生产率，针对不同品种的粮食需采取不同方法或多种方法综合配合完成脱粒作业，图1.3为稻米的脱粒装置。图1.3稻米的脱粒装置Fig.1.3Ricethreshingdevice
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻品种资源研究进展与展望[J]. 魏兴华. 中国稻米. 2019(05)
[2]一种新型立式辊条玉米脱粒机的设计[J]. 张文斌,俞利宾,江洁,郭德伟,闵洁. 机电工程. 2019(07)
[3]圆锥形风机清选室气流场数值模拟与试验[J]. 周璇,王志明,陈霓,陈德俊. 农业机械学报. 2019(03)
[4]间作模式下小麦联合收获机清选装置CFD-DEM气固耦合仿真与试验验证[J]. 张克平,樊宏鹏,孙步功,柴强. 干旱地区农业研究. 2019(01)
[5]全喂入谷子联合收获机脱出物含水率对其悬浮特性的影响[J]. 侯华铭,崔清亮,郭玉明. 农业工程学报. 2018(24)
[6]谷物联合收割机风筛式清选装置研究现状与发展趋势[J]. 宁新杰,金诚谦,印祥,刘鹏,李庆伦. 中国农机化学报. 2018(09)
[7]联合收获机多风道清选装置气流场分布与风机参数优化[J]. 宁小波,许磊,孙春虎,杨汉生. 农机化研究. 2019(06)
[8]油菜联合收割机的割台参数优化[J]. 伍文杰,吴崇友. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2018(04)
[9]我国农业机械化作业水平的组合预测模型对比研究[J]. 李鹏飞,吕恩利,陆华忠,陈明林,荀露. 农机化研究. 2019(03)
[10]基于DEM的谷物清选筛振动筛分虚拟试验研究[J]. 张舰,刘凡一,陈军. 农机化研究. 2019(02)
博士论文
[1]水稻籽粒理化和营养品质性状在不同环境下的数量性状位点鉴定[D]. Tahmina Shar.中国农业科学院 2019
[2]中国水稻产业竞争力及影响因素研究[D]. 张成龙.中国农业科学院 2018
[3]清选装置中小麦颗粒和短茎秆离散元建模研究[D]. 刘凡一.西北农林科技大学 2018
[4]大规模CFD高效CPU/GPU异构并行计算关键技术研究[D]. 曹维.国防科学技术大学 2014
[5]水稻梳脱混合物复脱分离、清选特性的研究[D]. 李耀明.南京农业大学 2004
硕士论文
[1]煤颗粒离散元模型宏细观参数标定及其关系[D]. 李铁军.太原理工大学 2019
[2]基于DEM的回转筒体传热研究[D]. 郑桂东.武汉理工大学 2017
本文编号：3486461
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
978年至2018年间稻谷种植面积与产量Fig.1.1Riceplantingareaandyieldfrom1978to2018
1绪论2提高产量、作业效率的重要技术保障[5,6]。稻谷的前期种植工作包括土壤耕作、播种、栽植、施肥、灌溉等工序，稻米成熟后的要进行收割、脱粒、清癣干燥等工序[7-9]。收割工作是稻米成熟后收获工作中的主要环节之一，收割作业的效率与质量对稻米产量和收获质量有重要影响，随着农业机械化越发成熟，收割机械已逐渐代替了强度较大的人工收割，改善了生产条件，提高了收割效率，降低了收割过程中的人力消耗，农业中常见的收割机种类有立式割台收割机，卧式割台收割机、悬挂式割台收割机等[10,11]，图1.2为立式割台收割机。图1.2立式割台收割机Fig.1.2Verticalcuttingtableharvester对稻米完成收割作业后，为了将稻米从稻穗上脱下，需要对收割后的稻米进行脱粒工作，并尽可能的将稻米从脱出物（稻米、茎秆、碎茎秆及混杂物等组成）中分离出来，一般农业生产中常依靠冲击、搓擦、碾压、梳刷与振动等方法对粮食进行脱粒[12-14]，由于不同种类谷物与谷穗间的连接强度、湿度等特性有所不用，因此为了缩短脱粒时间，提高生产率，针对不同品种的粮食需采取不同方法或多种方法综合配合完成脱粒作业，图1.3为稻米的脱粒装置。图1.3稻米的脱粒装置Fig.1.3Ricethreshingdevice
1绪论2提高产量、作业效率的重要技术保障[5,6]。稻谷的前期种植工作包括土壤耕作、播种、栽植、施肥、灌溉等工序，稻米成熟后的要进行收割、脱粒、清癣干燥等工序[7-9]。收割工作是稻米成熟后收获工作中的主要环节之一，收割作业的效率与质量对稻米产量和收获质量有重要影响，随着农业机械化越发成熟，收割机械已逐渐代替了强度较大的人工收割，改善了生产条件，提高了收割效率，降低了收割过程中的人力消耗，农业中常见的收割机种类有立式割台收割机，卧式割台收割机、悬挂式割台收割机等[10,11]，图1.2为立式割台收割机。图1.2立式割台收割机Fig.1.2Verticalcuttingtableharvester对稻米完成收割作业后，为了将稻米从稻穗上脱下，需要对收割后的稻米进行脱粒工作，并尽可能的将稻米从脱出物（稻米、茎秆、碎茎秆及混杂物等组成）中分离出来，一般农业生产中常依靠冲击、搓擦、碾压、梳刷与振动等方法对粮食进行脱粒[12-14]，由于不同种类谷物与谷穗间的连接强度、湿度等特性有所不用，因此为了缩短脱粒时间，提高生产率，针对不同品种的粮食需采取不同方法或多种方法综合配合完成脱粒作业，图1.3为稻米的脱粒装置。图1.3稻米的脱粒装置Fig.1.3Ricethreshingdevice
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻品种资源研究进展与展望[J]. 魏兴华. 中国稻米. 2019(05)
[2]一种新型立式辊条玉米脱粒机的设计[J]. 张文斌,俞利宾,江洁,郭德伟,闵洁. 机电工程. 2019(07)
[3]圆锥形风机清选室气流场数值模拟与试验[J]. 周璇,王志明,陈霓,陈德俊. 农业机械学报. 2019(03)
[4]间作模式下小麦联合收获机清选装置CFD-DEM气固耦合仿真与试验验证[J]. 张克平,樊宏鹏,孙步功,柴强. 干旱地区农业研究. 2019(01)
[5]全喂入谷子联合收获机脱出物含水率对其悬浮特性的影响[J]. 侯华铭,崔清亮,郭玉明. 农业工程学报. 2018(24)
[6]谷物联合收割机风筛式清选装置研究现状与发展趋势[J]. 宁新杰,金诚谦,印祥,刘鹏,李庆伦. 中国农机化学报. 2018(09)
[7]联合收获机多风道清选装置气流场分布与风机参数优化[J]. 宁小波,许磊,孙春虎,杨汉生. 农机化研究. 2019(06)
[8]油菜联合收割机的割台参数优化[J]. 伍文杰,吴崇友. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2018(04)
[9]我国农业机械化作业水平的组合预测模型对比研究[J]. 李鹏飞,吕恩利,陆华忠,陈明林,荀露. 农机化研究. 2019(03)
[10]基于DEM的谷物清选筛振动筛分虚拟试验研究[J]. 张舰,刘凡一,陈军. 农机化研究. 2019(02)
博士论文
[1]水稻籽粒理化和营养品质性状在不同环境下的数量性状位点鉴定[D]. Tahmina Shar.中国农业科学院 2019
[2]中国水稻产业竞争力及影响因素研究[D]. 张成龙.中国农业科学院 2018
[3]清选装置中小麦颗粒和短茎秆离散元建模研究[D]. 刘凡一.西北农林科技大学 2018
[4]大规模CFD高效CPU/GPU异构并行计算关键技术研究[D]. 曹维.国防科学技术大学 2014
[5]水稻梳脱混合物复脱分离、清选特性的研究[D]. 李耀明.南京农业大学 2004
硕士论文
[1]煤颗粒离散元模型宏细观参数标定及其关系[D]. 李铁军.太原理工大学 2019
[2]基于DEM的回转筒体传热研究[D]. 郑桂东.武汉理工大学 2017
本文编号：3486461
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