三七是一種名貴藥材,主要種植在云南。隨著三七藥用價值不斷提升,國內外對三七的需求量與日俱增,三七產業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展勢頭。根據三七特性和種植農藝要求,三七播種行株距均為50 mm左右,屬于精密播種方式。為了提高氣吸式三七排種器的充種性能,本文采用機械氣力組合充種技術,基于三七特性和種植農藝要求,設計一種氣吸窩眼輪式三七精密排種器,該排種器的排種輪兩側面設計有水滴形窩眼孔,多個排種輪可串聯(lián)裝配,可進行“一輪雙行、多輪串聯(lián)”播種作業(yè)。本文對氣吸窩眼輪式三七精密排種器進行設計與試驗研究,主要研究內容及結論如下:(1)采用逆向工程技術,基于粘結顆粒模型,在EDEM軟件中建立三七種子顆粒模型;在EDEM軟件中建立仿真試驗,通過對比臺架試驗,標定三七種子顆粒模型與ABS塑料的接觸參數。(2)基于流體力學理論,確定排種器中流場類型,建立種子吸附過程的力學模型,對吸附過程進行分析;通過臺架試驗對三七種子吸附性能進行研究,得到三七種子的吸附距離與吸孔壓差的關系,為氣吸窩眼輪式三七精密排種器的設計提供理論基礎。(3)基于三七特性和種植農藝要求,設計一種氣吸窩眼輪式三七精密排種器;通過UG軟件對排種器整體三維建模,確定排種器的整體結構;通過理論計算及經驗公式確定排種器的主要結構參數。(4)基于EDEM軟件進行機械充種性仿真試驗研究,基于FLUENT軟件對排種輪的負壓腔、正壓腔和分氣機構的流場進行仿真試驗研究,最終確定排種器最佳結構參數。(5)通過臺架試驗確定排種器的最佳工作參數。以吸孔負壓、排種輪轉速和種層高度為試驗因素,以合格指數、重播指數、漏播指數和各行排量一致性變異系數為試驗指標,進行三因素二次回歸正交旋轉組合試驗,試驗結果表明:影響合格指數的先后順序為吸孔負壓、排種輪轉速和種層高度,種層高度為50 mm,排種輪轉速為34~48 r/min,吸孔負壓為560~660 Pa時,可獲得合格指數大于93.0%,重播指數小于3.5%,漏播指數小于3.5%,各行排量一致性變異系數小于3.0%;對最佳工作參數進行試驗驗證,可滿足三七精密播種要求。
【學位單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S223.2
【部分圖文】：

昆明理工大學碩士學位論文10當球形顆粒半徑越小時，越近似種子實際輪廓，如圖2.1c所示。球形顆粒彼此間是獨立的個體，通常該顆粒半徑通常較小，所以多球粘結顆粒模型還可適用于EDEM-CFD耦合仿真。本文選用多球粘結顆粒模型建立三七種子顆粒模型。（a）單個球形顆粒模型（b）多球聚合顆粒模型（c）多球粘結顆粒模型圖2.1顆粒模型Fig.2.1Particlemethod2.1.1三七種子輪廓模型三七種子為非規(guī)則形狀顆粒，本文應用逆向工程技術，采用EinScan-S3D掃描儀對三七種子進行三維掃描，通過GeomagicWrap3D掃描數據處理軟件處理3D掃描數據，最終得到三七種子輪廓幾何模型。3D掃描儀EinScan-S如圖2.2所示。圖2.2EinScan-S3D掃描儀Fig.2.2EinScan-S3Dscanner三七種子含水率為20%~60%，密度為929~1132kg/m3，長度為5.2~7.2mm，寬度為4.8~6.8mm，高度為4.0~6.0mm，平均直徑為5.62mm，球度為90.86％，本文選取長寬高尺寸與平均值相近的三七種子，種子實物如圖2.3a所示。將種

2三七種子顆粒模型及接觸參數標定11子的3D掃描數據導入GeomagicWrap3D掃描數據處理軟件，進行逆向工程處理3D掃描數據，得到種子點云數據，如圖2.3b所示。將點云數據轉換為多邊形，通過裁剪多余曲面、刪除釘狀物、合并、松弛、光順等操作，對三七種子多邊形模型進行優(yōu)化處理，再導入UG軟件中，利用曲面逼近方法，最終得到三七種子輪廓模型，如圖2.3c所示。（a）三七種子（b）點云數據（c）輪廓模型圖2.3三七種子輪廓模型Fig.2.3SeedcontourmodelofPanaxnotoginseng2.1.2顆粒填充本文選用多球粘結顆粒模型建立三七種子顆粒模型，當球形顆粒直徑越小時，粘結的球形顆粒數就越多，本文采用自動填充的方式。將三七種子輪廓模型導入到EDEM軟件中，選擇三七種子模型為球形顆粒生成工廠，球形顆粒接觸模型為Hertz-Mindin無滑移模型。為了使球形顆粒填充得更加致密，將填充的球形顆粒之間的碰撞恢復系數、靜摩擦因數和動摩擦因數設置成較小的數值，可加快球形顆粒填充速度。球形顆粒填充如圖2.4所示。（a）0.1mm（b）0.3mm（c）0.5mm圖2.4球形顆粒填充Fig.2.4Sphericalparticlefilling

昆明理工大學碩士學位論文12如圖2.4a所示，填充的球形顆粒半徑為0.1mm，球形顆粒數量為16383；如圖2.4b所示，填充的球形顆粒半徑為0.3mm，球形顆粒數量為1582；如圖2.4c所示，填充的球形顆粒半徑為0.5mm，球形顆粒數量為98。當球形顆粒直徑越小時，越近似種子實際輪廓，但球形顆粒的數量越多，仿真計算時間就越長，綜合考慮本文選取球形顆粒半徑為0.5mm方案。圖2.5最終的球形顆粒參數Fig.2.5Thefinalsphericalparticleparameters填充完成后，在EDEM軟件后處理界面中，導出98顆球形顆粒的半徑尺寸、ID編號和中心坐標參數，導出csv格式文件，通過Excel軟件對其處理及編輯，最終的球形顆粒參數如圖2.5所示。將EDEM仿真時間歸零，在后處理界面中導出SimulationDeck文件，文件名添加.xml后綴，僅選擇顆粒數據，導出XML格式文件，通過Notepad++軟件編輯該文件，將98顆球形顆粒的半徑尺寸、ID編號和中心坐標參數復制保存到該文件中，XML格式文件如圖2.6所示，三七種子顆粒模型XML文件見附錄B。圖2.6XML格式文件Fig.2.6XMLformatfile

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