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红三叶种子丸粒化工作参数多目标优化

中国农机化学报 2023年第5期44卷 115-120,F0002页

作者：侯占峰马学杰薛晶戴念祖刘敏内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特市010018

针对红三叶种子丸粒化包衣存在丸化合格率低、丸化设备参数优选困难等问题,以单籽丸化合格率与单籽抗压强度作为丸粒化包衣性能指标,利用多目标优化方法对红三叶种子丸粒化包衣工作参数进行优选。采用二次正交试验获取不同包衣锅工作参... 详细信息

针对红三叶种子丸粒化包衣存在丸化合格率低、丸化设备参数优选困难等问题,以单籽丸化合格率与单籽抗压强度作为丸粒化包衣性能指标,利用多目标优化方法对红三叶种子丸粒化包衣工作参数进行优选。采用二次正交试验获取不同包衣锅工作参数下的丸粒化包衣性能指标值,通过Design-Expert软件建立相应的二阶回归方程并进行回归模型单目标优化。结果显示红三叶种子单籽丸化合格率及单籽抗压强度模型用于种子丸化包衣性能预测分析的准确性,单籽丸化合格率预测值与物理试验值相对误差为0.15%,单籽抗压强度预测值与物理试验值相对误差为5.85%;通过多目标优化分析,确定红三叶种子最佳工作参数为包衣锅振动频率15 Hz、包衣锅转速59 r/min、包衣锅倾角35°。

关键词：红三叶种子单籽丸化合格率工作参数优选单籽抗压强度多目标优化

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小粒牧草种子丸粒化包衣数值模拟与试验

农业工程学报 2023年第2期39卷 43-52页

作者：马学杰刘敏侯占峰高翔宇白洋郭梦君内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 吉林农业大学工程技术学院长春130118

针对小粒牧草种子丸粒化包衣时包衣质量不高、丸化合格率较低等问题,该研究采用理论方法,分析种粉颗粒在包衣锅内的运动过程、受力情况,构建种粉颗粒与包衣锅相互作用力学模型,获取影响种子包衣质量的主要因素。利用EDEM软件模拟包衣设... 详细信息

针对小粒牧草种子丸粒化包衣时包衣质量不高、丸化合格率较低等问题,该研究采用理论方法,分析种粉颗粒在包衣锅内的运动过程、受力情况,构建种粉颗粒与包衣锅相互作用力学模型,获取影响种子包衣质量的主要因素。利用EDEM软件模拟包衣设备中不同结构参数下物料混合情况,探究结构参数对种粉混合效果的影响,以粉料的变异系数为评价指标,以包衣机甩盘直径、包衣机边缘倾角和包衣机转速为影响因素开展优化试验,得到最优参数组合为包衣机甩盘直径309.9 mm、包衣机边缘倾角61.9°和包衣机转速10.1 r/s。利用搭建的物理试验平台进行种子丸粒化包衣验证试验,结构参数优化后的包衣锅物理试验平均丸化合格率得到提升。进一步优化种子丸粒化包衣质量,探究粘结过程中粉料、药液对丸粒化包衣的影响。对丸粒化包衣机进行工艺参数正交试验,得到最佳工艺参数组合为单次供粉量为10 g、单次供液量为15 mL和包衣时长为7 min。在最优工作结构参数与工艺参数组合下,种子丸粒化包衣试验质量较高,研究结果可为其他不规则种子包衣提供参考。

关键词：离散元试验小粒种子 EDEM 丸粒化包衣

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苜蓿振动压缩成型过程中的力链演变

农业工程学报 2022年第2期38卷 33-40页

作者：杜海君雷霆张永安武佩马彦华布库内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018 中国农业科学院草原研究所呼和浩特010010

为分析生物质在压缩过程中的力学行为,揭示振动压缩成型机理,基于离散元仿真分析方法对揉碎苜蓿振动压缩过程中应力传递,力链结构及演变过程进行研究。参照实际压缩成型试验,建立了揉碎苜蓿压缩系统的离散元仿真模型,利用物理试验对模... 详细信息

为分析生物质在压缩过程中的力学行为,揭示振动压缩成型机理,基于离散元仿真分析方法对揉碎苜蓿振动压缩过程中应力传递,力链结构及演变过程进行研究。参照实际压缩成型试验,建立了揉碎苜蓿压缩系统的离散元仿真模型,利用物理试验对模型有效性进行了验证。基于建立的离散元仿真模型,进行了压缩过程中力链结构及演变的仿真分析,研究结果表明揉碎苜蓿无振动与振动压缩时力链分布及演变过程有所不同,无振动压缩轴向力链从上至下传递,强力链分布密度亦从上到下逐层递减;振动压缩在压缩初期轴向力链由下向上传递,后期则是上下同时向中间传递,压缩结束时成型块内强力链分布较为均匀。径向方向随着压缩行程的增加,强力链出现在心部周围,并且逐渐增强向外传递;在相同时刻,振动压缩时物料内产生强力链的分布密度及强度均小于无振动压缩时产生的强力链。对压缩行程末期的孔隙率研究发现,无振动压缩时上、下层物料孔隙率较小,中下层孔隙率较大,疏密两层孔隙率差值为3.65个百分点;振动压缩时模具内各层物料的孔隙率基本保持由上向下的递减趋势,疏密两层孔隙率差值为2.71个百分点,说明振动有利于均化物料的成型密度。该研究从细观尺度分析了生物质在振动压缩过程中的力学特性,可为探究振动压缩成型机理提供一种新途径。

关键词：振动离散元苜蓿力链孔隙率

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苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

农业工程学报 2020年第11期36卷 22-30页

作者：马彦华宋春东宣传忠王昊毅杨帅武佩内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性... 详细信息

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P>0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。

关键词：苜蓿秸秆物理试验离散元休止角参数标定优化设计

采用BP神经网络和Burgers模型的细观参数标定

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农业工程学报 2022年第23期38卷 152-161页

作者：王洪波马哲乌兰图雅樊志鹏王春光内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

PFC软件作为一款成熟的离散元分析软件,由于在处理连续与非连续介质方面的出色表现,得到了广泛的应用。但PFC软件所需要的细观参数均需要采用室内试验数据通过试错法反复调试才能获得,效率低、盲目性高,严重影响后续试验数据,因此需要... 详细信息

PFC软件作为一款成熟的离散元分析软件,由于在处理连续与非连续介质方面的出色表现,得到了广泛的应用。但PFC软件所需要的细观参数均需要采用室内试验数据通过试错法反复调试才能获得,效率低、盲目性高,严重影响后续试验数据,因此需要细观参数校准方法标定PFC。该研究以玉米秸秆颗粒的单轴蠕变试验为基础,结合离散元软件PFC 2D,通过正交试验多因素方差分析方法分析了Burgers模型宏细观参数之间的影响关系,从而证明宏细观参数之间存在着复杂关系,不宜采用通过回归分析获得宏细观参数之间的关系式的方式标定细观参数,适合利用BP神经网络进行参数标定,利用创建的BP神经网络对细观参数进行标定,根据测试组的标定结果分析得出Burgers模型各细观参数的标定精度均在92%以上,且误差较为稳定,而且训练好的神经网络相关系数R>0.96,从而证明BP神经网络的细观参数标定性能较为可靠。将玉米秸秆单轴蠕变试验的宏观参数带入训练好的BP神经网络中进行细观参数标定,比对模拟蠕变试验与物理蠕变试验发现,两者的蠕变曲线基本一致,应变量的最大误差为2%,证明了BP神经网络具有良好的参数标定能力,方法可为PFC参数标定提供一定的参考价值。

关键词：离散元法神经网络 PFC软件参数标定

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荞麦物料特性及剥壳过程试验研究

中国农机化学报 2021年第8期42卷 109-114页

作者：马宗雨张志强陈文星杜文亮内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特市010018

针对荞麦在剥壳加工过程中,生产率受原料品种、饱满度等影响会发生变化,经常导致原料供应不足或过剩的问题。对不同品种、饱满度的荞麦分别测定其容重、休止角、滑动摩擦系数、内摩擦系数等物料特性参数,并进行方差分析明确品种、饱满... 详细信息

针对荞麦在剥壳加工过程中,生产率受原料品种、饱满度等影响会发生变化,经常导致原料供应不足或过剩的问题。对不同品种、饱满度的荞麦分别测定其容重、休止角、滑动摩擦系数、内摩擦系数等物料特性参数,并进行方差分析明确品种、饱满度对荞麦物料特性的影响情况,并把不同品种、饱满度的荞麦喂入荞麦剥壳机组,进一步研究在荞麦剥壳过程中对流量变化以及一次剥壳率的影响,为提高荞麦剥壳加工效率,更好地改进荞麦剥壳机组提供理论依据。结果表明:品种的不同对内摩擦系数影响显著(P<0.05)、对休止角影响极显著(P<0.01),对其他参数及流量变化影响不显著,对一次剥壳率变化不明显;饱满度的不同对荞麦物料特性及流量变化的影响皆极显著(P<0.01),一次剥壳率随饱满度的增大而增大。

关键词：荞麦物料特性剥壳率流量变化饱满度

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基于图像的肉羊生长参数实时无接触监测方法

农业工程学报 2017年第24期33卷 182-191页

作者：张丽娜武佩乌云塔娜宣传忠马彦华陈鹏宇内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区草业与养殖业智能装备工程技术研究中心呼和浩特010018 内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022

针对基于体尺、体质量的肉羊实时生长监测中体尺、体质量需要人工测量的不足,论文提出基于结构化限位装置及机器视觉技术的无接触肉羊生长参数测量方法,并讨论无接触方法获取的体尺数据与羊只生长特性的关系。首先,基于自主研发的无应... 详细信息

针对基于体尺、体质量的肉羊实时生长监测中体尺、体质量需要人工测量的不足,论文提出基于结构化限位装置及机器视觉技术的无接触肉羊生长参数测量方法,并讨论无接触方法获取的体尺数据与羊只生长特性的关系。首先,基于自主研发的无应激形态参数采集系统实时采集60只小尾寒羊的俯视图和侧视图,应用图像处理技术对所得到的图像进行分析,提取体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽3类6种体尺参数;无接触生长参数采集系统同时记录对应羊只的体质量。对无接触方法获取的体尺、体质量数据相关关系进行研究,并分别利用单因素线性回归、单因素非线性回归、多元线性回归、偏最小二乘回归、RBF网络拟合、SVM回归方法建立体尺与体质量关系模型。试验表明:体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽的最大相对误差分别为4.73%、2.55%、2.50%、3.95%、3.80%和2.90%;无接触方法获取的体高、体长、胸宽与体质量相关性大于0.8;在基于单因素的生长监测中可选择体长参数;多体尺能够较全面地表达羊只的生长状态,其中胸深、胸宽、体长是重要的监测参数;多因素非线性模型可以更全面、精准的体现羊只生长特性。论文提出的无接触方法可有效提升工作效率,节约50%的人工投入。同时,也可减少羊只的应激反应,是长期、实时监测羊只生长的实用方法,对推动精准、福利化养羊具有重要意义。

关键词：图像分析机器视觉监测活体羊生长无接触测量

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浓缩风能装置流场数值模拟与实验研究

内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2018年第1期39卷 58-63页

作者：孙云峰田德马广兴韩巧丽李明内蒙古农业大学能源与交通工程学院呼和浩特010018 华北电力大学可再生能源学院北京102206 内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051

为了完善发展浓缩风能型风力发电机,提高浓缩风能装置的浓缩效果,采用计算流体数值模拟、应用车载法的流场测试与机组输出功率特性分析相结合方法对100W浓缩风能装置浓缩效果进行研究分析。100 W浓缩风能装置流场实测结果与数值模拟比... 详细信息

为了完善发展浓缩风能型风力发电机,提高浓缩风能装置的浓缩效果,采用计算流体数值模拟、应用车载法的流场测试与机组输出功率特性分析相结合方法对100W浓缩风能装置浓缩效果进行研究分析。100 W浓缩风能装置流场实测结果与数值模拟比较表明,自然风速10 m/s时浓缩风能装置内各个横断截面流速分布和沿轴向流速分布规律相近,装置内叶轮安装处平均流速表明的气流流速增至自然风速的1.32倍,气流动能增至自然风能的2.25倍。自然风速10.95 m/s时100 W浓缩风能型风力发电机在额定转数400 r/min下输出功率为117.6 W,经计算叶轮安装处风速是前方相同面积来流风速的1.31倍,比流场测试结果略低。对提高浓缩风能装置浓缩效果的研究方法从数值模拟、流场测试和输出功率验证三者进行有机结合,提出了该型转置研究方法。

关键词：浓缩风能装置流场特性数值模拟功率输出

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羊毛纤维表面处理技术综述

毛纺科技 2018年第6期46卷 86-89页

作者：刘钊吴桂芳李志东德雪红马海内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古呼和浩特010018 宁夏纺织纤维检验局宁夏银川750001

文章主要从生物技术、理化方法对羊毛纤维表面处理技术进行综述。生物酶处理技术具有专一性和高催化性能而发展迅速,但由于相关理论尚未完善,科研人员在处理过程中会产生一些问题影响实验结果。等离子体处理技术发展成熟,处理纤维仅涉... 详细信息

文章主要从生物技术、理化方法对羊毛纤维表面处理技术进行综述。生物酶处理技术具有专一性和高催化性能而发展迅速,但由于相关理论尚未完善,科研人员在处理过程中会产生一些问题影响实验结果。等离子体处理技术发展成熟,处理纤维仅涉及其表面,不改变纤维本身性质,但设备操作复杂,此技术只停留在实验室阶段。羊毛拉伸细化技术处理后纤维表面更柔顺,长度和强力有所提升,但刚性出现下降。纳米材料处理纤维后可改进纤维抗断裂和耐磨性能。化学降解技术和聚合物沉积法是20世纪技术人员总结的毛纤维表面处理技术并将其用于毛纺行业,但该方法会产生对生态圈有害的物质。通过对各种毛纤维表面处理方法优缺点的分析,为技术人员选用羊毛纤维表面处理方法提供一定理论依据。

关键词：羊毛纤维表面处理技术