基于EDEM-Fluent仿真的自旋射流式挖藕机的设计与试验

作     者：吴昊 夏俊芳 张国忠 王培通 劳山峰 张秀梅 Wu Hao;Xia Junfang;Zhang Guozhong;Wang Peitong;Lao Shanfeng;Zhang Xiumei

作者机构：华中农业大学工学院武汉430070 湖北工程学院机械工程学院孝感432000 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2018年第34卷第5期

页      面：9-14页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家特色蔬菜产业体系专项资助项目CARS-24 

主　　题：机械化 设计 优化 莲藕 挖掘 射流 EDEM-Fluent 

摘      要：为解决藕农人工挖藕劳动强度大,效率低,易损伤莲藕的难题,针对现有挖藕设备成本较高,操作过程繁琐,需要一定经验技术才能掌握的缺陷,设计了一种自旋射流式挖藕机。阐述了该机的结构和工作原理,通过离散元法和流体动力学耦合仿真分析了泥土-射流之间的相互作用机理,明确了关键部件喷头的结构参数对试验指标的影响规律,即挖掘深度随着喷射角度30?至60?范围内的增加而减小,随着射流速度10至20 m/s范围内的增加而增加。通过分析仿真射流过程发现,当喷射角度为30?时,会出现泥土回填的情况。台架试验和田间试验表明:自旋射流式挖藕机喷头直径为17 mm,喷射角度30?时,可以以0.2 s的速度前进,完全挖出埋于泥土深度400 mm内的莲藕,莲藕无损伤,且表面无泥土粘结,挖掘幅宽约为1.2 m。该文提出了EDEM-Fluent耦合仿真的运用将有利于莲藕采挖设备的作用机理研究,为莲藕采挖设备的设计与优化提供理论依据。该耦合仿真方法还能应用于江河湖泊清淤、管道清理等其他水力作业领域的研究。