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《东北农业大学》 2015年
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贯流风筛清选玉米颗粒透筛模型的研究

马继卿  
【摘要】:随着玉米种植面积的不断增加,玉米已经成为我国第一大粮食作物。其中,全国玉米机械化收获面积从2010年的1067万公顷,跃升到2014年的2133万公顷。2014玉米机械化收获水平超过了56%。然而,与西方一些国家的玉米收获已经基本实现了全部机械化作业相比,我国还有较大的差距。玉米联合收获机的应用是实现玉米机械化收获的重要保障,然而与西方发达国家相比我国的玉米联合收获机作业质量并不高,容易出现清洁率低,含杂率高的缺点。国内学者对于玉米联合收获机割台的研究较多,而对于清选装置中玉米籽粒的透筛鲜有研究。本文通过对玉米籽粒透筛过程进行深入分析,建立了有风场条件下的单个玉米籽粒在整个筛面长度上的透筛概率模型;并采用CFD-DEM对风筛式清选装置中,玉米籽粒的平均透筛概率及其透筛效率进行了单因素与多因素仿真试验;本文的主要工作内容如下:(1)本文分析了物料透筛的机理,以数理统计学基本理论为基础,对籽粒在筛面上的透筛机理进行了深入分析,建立了风筛式清选装置中有风场条件下的单个球形籽粒在整个筛面长度上的透筛概率公式。(2)分析玉米联合收获机清选装置的工作原理与机构组成,采用三维制图软件CATIA绘制、装配清选装置的三维图,按照清选装置的三维尺寸加工、组装清选装置试验台。(3)采用CFD-DEM耦合的方法对籽粒的透筛过程进行了仿真分析。基于台架试验获得了清选装置入口的平均气体速度以及出口压力值,为仿真试验奠定了基础。通过高速摄像获得玉米籽粒的透筛区域主要集中在筛面中、后部,籽粒在筛面前段透筛的数量很少。(4)在Fluent中选用单精度、压力基分离求解器,选取标准的k??湍流模型,在Fluent中设置了铺层法动网格用以模拟筛面的运动状态,并采用UDF函数驱动筛面运动。设置边界条件为速度入口与压力出口,其中出口中的压力值由UDF函数定义。在EMEM中采用软球接触模型,并设置EDEM中的物料,几何、运动的各项参数,进行CFD-DEM仿真,并获得了仿真试验的数据。(5)选取清选装置的入口风速、筛面倾角、筛面振动频率为试验因素,玉米籽粒平均透筛概率与平均透筛时间(籽粒的平均透筛效率)为试验指标进行了单因素与二次正交旋转组合试验。试验结果为:籽粒透筛概率随着清选装置入口风速和筛面倾角的增大而降低;随着振动频率增大,籽粒的平均透筛概率呈现先减小后增大的趋势;籽粒平均透筛时间随着风速的增大呈现减小的趋势,随着振动频率的增大呈现先减小后增大的趋势,随着筛面倾角的增大呈现增大的趋势;通过二次正交旋转组合设计试验,得到了玉米籽粒平均透筛概率及其平均透筛时间与筛面倾角、清选装置入口风速、筛面振动频率之间的响应曲面图以及回归数学模型。
【学位授予单位】:东北农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S225.51

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【参考文献】
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