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水田气力追肥深施肥料颗粒入泥动力学分析与试验研究

水田气力追肥深施肥料颗粒入泥动力学分析与试验研究

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作者：王苑沈阳农业大学

学位级别：硕士

水稻深施追肥相较于肥料撒施可以大幅提高肥料利用率,促进水稻追肥减施增效。目前水稻深施追肥装置结构参数设计依然缺乏理论依据,存在技术不成熟等问题,本文在国家自然科学基金项目:“水稻追肥气力深施气-肥-泥-水互作机理及系统参数... 详细信息

水稻深施追肥相较于肥料撒施可以大幅提高肥料利用率,促进水稻追肥减施增效。目前水稻深施追肥装置结构参数设计依然缺乏理论依据,存在技术不成熟等问题,本文在国家自然科学基金项目:“水稻追肥气力深施气-肥-泥-水互作机理及系统参数优化研究”(51975389)的资助下,对肥料冲击入泥动力学进行研究,确定肥料颗粒入泥初速度、入泥角度等参数,为水稻深施追肥装置设计提供理论依据。主要研究内容和结论如下:(1)设计水田泥壤特性测试装置,通过田间试验,研究水田泥壤深度变化对泥壤阻力的影响规律;通过室内试验,探究了不同泥壤深度以及不同泥壤沉淀时间对泥壤含水率、容重的影响规律,为后续仿真试验研究奠定基础。(2)对肥料冲击入泥过程进行动力学分析,构建了肥料颗粒入泥速度与冲击入泥深度之间的数学模型;通过肥料冲击入泥试验,得出肥料入泥初速度、肥料粒径、肥料密度与肥料颗粒冲击入泥深度之间的理论模型,为仿真模拟优化奠定基础,为水稻气力深施追肥装置参数设计研究提供理论依据。(3)利用EDEM-JKR模型,研究肥料粒径、肥料入泥初速度、初速度与地面夹角对肥料冲击入泥深度及冲击坑面积的影响规律。试验结果表明肥料冲击入泥深度及冲击坑面积均随肥料粒径的增加而增加,入泥深度及冲击坑面积均随肥料入泥初速度的增加而增加,入泥深度随初速度与地面夹角的增加先增大后趋于平缓,冲击坑面积均随初速度与地面夹角的增加先减小后增大。(4)以肥料粒径、肥料入泥初速度、初速度与地面夹角为试验因素,以肥料冲击入泥深度、冲击坑面积为试验指标,进行单因素和多因素试验,利用Design-Expert软件对试验结果进行分析,建立肥料粒径、肥料入泥初速度、初速度与地面夹角分别与肥料冲击入泥深度、冲击坑面积的关系式,得到肥料冲击入泥的最优参数为:肥料粒径为4 mm,肥料入泥初速度为40 m/s,速度与泥壤表面夹角为83.35°,在此条件下肥料冲击入泥深度为28.39 mm,冲击坑面积为1315.67 mm。

关键词：水田追肥气力深施冲击入泥动力学分析 EDEM仿真

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