基于DEM-CFD的驱导辅助充种气吸式排种器优化与试验

作     者：史嵩 刘虎 位国建 周纪磊 荐世春 张荣芳 SHI Song;LIU Hu;WEI Guojian;ZHOU Jilei;JIAN Shichun;ZHANG Rongfang

作者机构：山东省农业机械科学研究院济南250010 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2020年第51卷第5期

页      面：54-66页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51605268) 山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY020622) 山东省重点研发计划项目(2018GNC112001) 山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2018E18)。 

主　　题：精量排种器 气吸式 气固耦合仿真 驱导辅助充种 结构优化 

摘      要：针对驱导辅助充种气吸式排种器田间高速作业时因充种效果不佳造成排种质量下降的问题,对该排种器进行优化设计,分析了充种过程各阶段影响种子填充的因素,基于确定性颗粒轨道模型,将压力梯度力算法引入排种器DEM-CFD气固两相流耦合分析。从宏观尺度、微观尺度对充种过程各阶段临界点进行划分,并确定了各阶段充种性能评价指标。以种子吸附稳定时间、种子移出阻力、型孔处局部空隙率为指标,进行了三因素二次旋转正交组合试验,对试验结果进行多元回归分析,采用多目标优化方法,确定了排种盘导种槽最佳参数组合为导种槽曲率系数0.265、深度2.57 mm、斜面倾角15.33°。为了验证优化设计结果,进行了排种器静止台架试验和室内振动环境模拟试验,将优化后的排种盘与原排种盘及其他2个测试盘在4种不同作业速度下进行对比,结果表明,优化后的排种盘在高速、振动条件下的充种性能有明显提升,当作业速度为14 km/h、随机振动主激励频率为9.5 Hz、自功率谱密度峰值为0.428(m/s^2)2/Hz时,漏充率为1.26%,充种性能较为稳定。