【摘要】：清選作業(yè)在水稻機械化聯(lián)合收獲過程中起著不可或缺的作用,清選裝置性能的改善將會帶來收獲作業(yè)質(zhì)量的提高。由于聯(lián)合收獲清選過程的復(fù)雜性,難以通過傳統(tǒng)方法來描述其工作狀態(tài),無論是理論計算還是布點測量都不能準(zhǔn)確地反映出氣流與清選物料之間的相互作用,難以明確當(dāng)物料受到氣流作用時運動軌跡和狀態(tài)的改變規(guī)律。采用基于CFD(計算流體力學(xué))-DEM(離散單元法)耦合理論,通過軟件聯(lián)合仿真模擬方法來研究聯(lián)合收獲風(fēng)篩式清選過程成為了一種新的選擇。這種聯(lián)合仿真將氣相和固相分別在不同的軟件環(huán)境中模擬,再通過耦合接口將氣相與固相的相互作用進(jìn)行傳遞,將能更加準(zhǔn)確地描述氣流場以及顆粒在流場中的運動狀態(tài)。本文介紹了國內(nèi)外學(xué)者在風(fēng)篩式清選氣流場方面的相關(guān)研究、簡單例舉了離散單元法在不同科學(xué)領(lǐng)域的運用以及振動篩工作過程中物料顆粒的透篩概率理論研究。采用計算流體力學(xué)仿真軟件Fluent模擬分析了三種不同結(jié)構(gòu)清選室的氣流運動狀態(tài)和分布規(guī)律,并對各個結(jié)構(gòu)中相同位置截面的氣流速度和方向做出對比分析,結(jié)果表明雙進(jìn)風(fēng)口加裝導(dǎo)風(fēng)板結(jié)構(gòu)的清選室氣流場更符合理想氣流場的分布要求。介紹了離散單元法的基本接觸模型,在EDEM軟件中建立水稻籽粒和短莖稈的力學(xué)模型,基于CFD-DEM耦合理論,利用Fluent-EDEM聯(lián)合仿真了三種不同清選室的工作過程,統(tǒng)計結(jié)果表明雙風(fēng)口加裝導(dǎo)風(fēng)板結(jié)構(gòu)的清選效果優(yōu)于其他兩種,證明了氣流場分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。并分別對進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速、振動篩振幅、振動篩振動頻率以及上導(dǎo)風(fēng)板角度進(jìn)行了單因素仿真模擬試驗,利用SPSS軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行分析,分析數(shù)據(jù)表明進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速、振動篩振幅以及振動篩振動頻率對于清選指標(biāo)的影響均具有顯著性,顯著性水平高低依次為進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速振動篩振幅振動篩振動頻率,并分別建立了三種因素對應(yīng)于含雜率和損失率的回歸方程。而上導(dǎo)風(fēng)板角度的變化對于清選指標(biāo)的影響并不具有顯著性;選擇進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速、振動篩振幅和振動篩振動頻率進(jìn)行三因素三水平正交仿真試驗,同時考慮含雜率與損失率,通過綜合評分法分析得到的最佳工作參數(shù)組合為風(fēng)速9m/s,振幅35mm,振動頻率6.5Hz。為了驗證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性,進(jìn)行田間正交試驗,通過更換不同參數(shù)的收割機零部件來調(diào)整試驗水平,采用綜合評分法得到了最佳工作參數(shù)組合為風(fēng)機轉(zhuǎn)速1400r/min(風(fēng)速9m/s),振幅35mm,振動頻率6.5Hz,同正交仿真試驗所得結(jié)果一致。數(shù)據(jù)也表明在正交試驗中,風(fēng)機轉(zhuǎn)速(進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速)、振動篩振幅和振動篩振動頻率對于清選指標(biāo)的影響依然具有顯著性,并且顯著性水平高低排序仍然為風(fēng)機轉(zhuǎn)速振動篩振幅振動篩振動頻率,此與單因素仿真試驗得到的顯著性水平排序相同,證明了采用基于CFD-DEM耦合理論,利用Fluent-EDEM聯(lián)合仿真進(jìn)行聯(lián)合收獲機風(fēng)篩式清選過程的研究是可行的,為今后的聯(lián)合收獲機風(fēng)篩式清選裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了一種全新的思路和研究方法。
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S225.4;TP391.9
【圖文】：

控制體微元

圖 2-2 清選室三維模型Fig.2-2 3D model of cleaning shoe/E 輸出的.igs 格式文件導(dǎo)入 AnsysWorkbench 的 Mesh 模塊中進(jìn)行格劃分質(zhì)量高低對于計算結(jié)果的準(zhǔn)確性將起到至關(guān)重要的作用，和收斂速度，通常情況下隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加計算精度也會相應(yīng)

網(wǎng)格模型

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