基于散粒體動(dòng)力學(xué)的水田側(cè)深施肥裝置的分析方法和試驗(yàn).pdf

1、水田化肥深施技術(shù)可以有效提高水稻產(chǎn)量，減少肥料損失和環(huán)境的污染。水田深施肥過(guò)程中容易出現(xiàn)肥料架空、板結(jié)，造成排肥堵塞，影響施肥質(zhì)量。掌握肥料在施肥裝置中的流動(dòng)規(guī)律可以有助于設(shè)計(jì)合理、高效的水田深施肥裝置。肥料顆粒是農(nóng)業(yè)散粒體物料，離散元法是研究散粒體受力、運(yùn)動(dòng)等方面的一種重要方法，本文采用離散元法對(duì)肥料在水田深施肥裝置中運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究。
　　根據(jù)離散元法計(jì)算要求，以大顆粒尿素肥料為研究對(duì)象，測(cè)試分析了肥料的物理力學(xué)特性參數(shù)，得到

2、肥料顆粒的離散元模型;建立了水田深施肥裝置離散元邊界模型，并確定邊界接觸類型。仿真肥料顆粒在水田深施肥裝置的不同工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。借助高速攝像拍攝肥料在深施肥裝置的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。主要研究工作如下:
　　(1)通過(guò)物理力學(xué)特性測(cè)試試驗(yàn)測(cè)量了肥料顆粒的三軸尺寸、等效直徑、球形率、密度等基本物理參數(shù);得到了肥料顆粒的彈性模量、靜摩擦系數(shù)、滾動(dòng)摩擦系數(shù)、碰撞恢復(fù)系數(shù)并分析了各自主要影響因素的關(guān)系，為顆粒仿

3、真分析提供了參數(shù)依據(jù)。
　　(2)采用仿真與試驗(yàn)結(jié)合的參數(shù)標(biāo)定法，通過(guò)分析球形顆粒和手動(dòng)填充的不規(guī)則球形顆粒的休止角及不同參數(shù)的影響關(guān)系，驗(yàn)證了單個(gè)肥料顆粒參數(shù)測(cè)量對(duì)群體顆粒運(yùn)動(dòng)仿真建模的有效性。綜合仿真效率，得到了肥料顆粒離散元模型。
　　(3)以安裝有螺旋鋼絲為擾動(dòng)部件的水田深施肥裝置為研究對(duì)象，為仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化的肥箱結(jié)構(gòu)，確定了肥箱的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和材料屬性，建立了水田深施肥裝置的離散元分析實(shí)體邊界模型。選擇顆粒之間、顆

4、粒與深施肥裝置模型之間的接觸計(jì)算方法。
　　(4)仿真分析了肥料在有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋鋼絲情況下的落肥過(guò)程以及螺旋鋼絲的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)肥箱排肥的影響仿真、肥箱開(kāi)口直徑對(duì)肥箱工作狀態(tài)的影響仿真。觀察肥料顆粒在不同工作條件下的流動(dòng)形態(tài)，分析了不同裝置結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒流動(dòng)的影響。
　　(5)采用高速攝像技術(shù)對(duì)肥料顆粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行判別分析。將試驗(yàn)分析結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，初步證明了肥料顆粒計(jì)算參數(shù)選取的合理性和采用離散元法分析肥料顆粒與施肥裝置機(jī)械