基于CFD-DEM耦合小麦收获机清选装置仿真分析与优化

发布时间：2020-05-23 20:41

【摘要】：清选装置是联合收获机的重要组成部分,其清选效率直接影响到整机的工作性能。农业物料清选过程是气固两相流场、农业物料群自身特性和振动筛面的综合效应。开展风筛式清选装置的研究,分析清选室内气流场的分布规律,探索农业物料在筛面上的运动规律,不仅能为现有清选装置的设计与优化提供依据,还能为寻找新的筛分方法提供启发,有重要的意义和研究价值。本文主要工作内容如下:(1)对小麦清选物料成分进行了分析,其主要成分有籽粒、轻杂余、短茎秆和小枝梗,在物料中影响清选性能的主要是短茎秆。实验测量了小麦籽粒的三维几何尺寸、形状特征以及密度、摩擦系数和恢复系数等力学参数,建立了三维模型。利用物料悬浮速度测定装置,对物料中的主要成分进行了测定,试验结果表明:带籽粒小枝梗的悬浮速度接近于饱满籽粒的悬浮速度,短茎秆的悬浮速度分布范围与籽粒的悬浮速度分布范围存在着重叠部分,采用气流清选的方式将重叠部分的籽粒和短茎秆分离比较困难。(2)采用API进行FLUENT与EDEM耦合,耦合采用Eulerian数学模型,EDEM采用Hertz-Mindlin接触模型模拟颗粒间以及颗粒与筛面间的碰撞,FLUENT采用RNG-K流场模型模拟清选装置中的气流速度与气压大小的变化规律。耦合模拟表明:由于短茎秆的密度较小,风机出风口风速倾角对其在筛面上的纵向运动速度影响较大,小麦籽粒面积较小,其所受影响较小;风速对小麦籽粒和短茎秆的垂直速度的影响很小,随着风速的增加,物料的后移加快,有利于提高风筛式清选装置的处理能力,但是会增加籽粒损失;小麦籽粒主要分布在距筛面前端,随着风机出风口风速的增加,籽粒在筛下的分布后移,在距筛面前端之后籽粒数量很少。(3)以贯流式风机风速、贯流式风机倾角、振动筛频率和振动筛振幅四个因素设计正交试验表,用CFD-EDEM耦合对建立的正交实验表格模拟试验,得出结果进行方差分析,实验数据表明贯流式风机风速、贯流式风机倾角、振动筛振幅及振动筛频率对清洁率都有极显著的影响,影响主次顺序为风机风速风机倾角筛子频率筛子振幅。根据影响因素主次与影响因素的大小进行参数优化配合。
【图文】：

小麦产量Fig.1-1Graindistribution

国外联合收割机Fig.1-2Cleaningmixtureproportion
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S225

【参考文献】

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本文编号：2677921