貫流風篩清選玉米顆粒透篩模型的研究.pdf

1、隨著玉米種植面積的不斷增加，玉米已經(jīng)成為我國第一大糧食作物。其中，全國玉米機械化收獲面積從2010年的1067萬公頃，躍升到2014年的2133萬公頃。2014玉米機械化收獲水平超過了56％。然而，與西方一些國家的玉米收獲已經(jīng)基本實現(xiàn)了全部機械化作業(yè)相比，我國還有較大的差距。玉米聯(lián)合收獲機的應用是實現(xiàn)玉米機械化收獲的重要保障，然而與西方發(fā)達國家相比我國的玉米聯(lián)合收獲機作業(yè)質量并不高，容易出現(xiàn)清潔率低，含雜率高的缺點。國內學者對于玉米聯(lián)合

2、收獲機割臺的研究較多，而對于清選裝置中玉米籽粒的透篩鮮有研究。本文通過對玉米籽粒透篩過程進行深入分析，建立了有風場條件下的單個玉米籽粒在整個篩面長度上的透篩概率模型;并采用CFD-DEM對風篩式清選裝置中，玉米籽粒的平均透篩概率及其透篩效率進行了單因素與多因素仿真試驗;本文的主要工作內容如下:
　　(1)本文分析了物料透篩的機理，以數(shù)理統(tǒng)計學基本理論為基礎，對籽粒在篩面上的透篩機理進行了深入分析，建立了風篩式清選裝置中有風場條件下

3、的單個球形籽粒在整個篩面長度上的透篩概率公式。
　　(2)分析玉米聯(lián)合收獲機清選裝置的工作原理與機構組成，采用三維制圖軟件CATIA繪制、裝配清選裝置的三維圖，按照清選裝置的三維尺寸加工、組裝清選裝置試驗臺。
　　(3)采用CFD-DEM耦合的方法對籽粒的透篩過程進行了仿真分析?；谂_架試驗獲得了清選裝置入口的平均氣體速度以及出口壓力值，為仿真試驗奠定了基礎。通過高速攝像獲得玉米籽粒的透篩區(qū)域主要集中在篩面中、后部，籽粒在篩

4、面前段透篩的數(shù)量很少。
　　(4)在Fluent中選用單精度、壓力基分離求解器，選取標準的k-ε湍流模型，在Fluent中設置了鋪層法動網(wǎng)格用以模擬篩面的運動狀態(tài)，并采用UDF函數(shù)驅動篩面運動。設置邊界條件為速度入口與壓力出口，其中出口中的壓力值由UDF函數(shù)定義。在EMEM中采用軟球接觸模型，并設置EDEM中的物料，幾何、運動的各項參數(shù)，進行CFD-DEM仿真，并獲得了仿真試驗的數(shù)據(jù)。
　　(5)選取清選裝置的入口風速、篩面

5、傾角、篩面振動頻率為試驗因素，玉米籽粒平均透篩概率與平均透篩時間（籽粒的平均透篩效率）為試驗指標進行了單因素與二次正交旋轉組合試驗。試驗結果為:籽粒透篩概率隨著清選裝置入口風速和篩面傾角的增大而降低;隨著振動頻率增大，籽粒的平均透篩概率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢;籽粒平均透篩時間隨著風速的增大呈現(xiàn)減小的趨勢，隨著振動頻率的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，隨著篩面傾角的增大呈現(xiàn)增大的趨勢;通過二次正交旋轉組合設計試驗，得到了玉米籽粒平均透篩概率及