本文以一种气吹式精密排种器和玉米种子为研究对象,通过对气固耦合、DEM(Discrete Element Method)相关理论的研究,确定了采用DEM-CFD(Computational Fluid Dynamics,CFD)耦合方法分析气吹式精密排种器工作过程的可行性。然后通过对比台架实验和计算机仿真的结果,验证了本项目组研制的软件的可用性。最后通过该LSY软件对玉米排种器结构参数进行了优化,以使农机部件的新设计方法能够在实践中体现其价值。主要创新点是建立了一种基于DEM-CFD耦合的气力式精密排种器的新的数字化设计方法,能够精确地模拟气力式排种器的工作细节。同时还可以通过改变精密排种器的CAD模型(即排种器CAD绘制图),分析不同结构和尺寸精密排种器的性能,如单粒率、空穴率和双粒率等,由此实现气力式精密排种器的结构和尺寸参数的优化,为其它农机工作部件的研究和设计提供一种新思路。本文的主要工作和结论如下所述。(1)对种子物理力学特性—阻力系数进行了研究。对不同球形度的颗粒在层流区、湍流区和过渡区阻力系数的计算方法进行了系统论述。计算了本项目组所用的三种玉米种子的阻力系数。为气吹排种器的二维仿真参数的设定提供理论依据和合理数据。(2)开展了气吹式排种器的台架试验。主要包括设计一种气吹式排种器及其夹具,对其在PSJ型排种器性能试验台上进行了排种试验,且进行了高速摄像录制工作,记录了排种结果如单粒率、空穴率和双粒率等。采用爆破分析软件BLASER’S MAS分析了单粒种子的投种角、投种轨迹、投种速度等,为下一步同仿真分析对比提供可靠的试验数据。(3)采用项目组自主开发的离散元法分析软件对气吹式玉米精密排种器的工作过程进行仿真模拟。详细记录了在不加气与加气两种条件下,气吹式玉米精密排种器的排种性能、投种轨迹、投种速度、投种角的仿真结果,并予以一定的整理、分析。将仿真结果与台架试验结果依次进行对比,对对比结果进行分析,得出本项目组自组研发的二维LSY软件是科学的和可用的结论,作为用LSY软件对气吹式玉米排种器进行优化设计的合理性的依据。最后,对于部分仿真计算参数的设置进行了探索性试验,通过对计算结果的分析来规范参数设置,使计算结果更具有科学性。(4)采用项目组自主开发的离散元法分析软件对气吹式玉米精密排种器的各个结构尺寸设定不同值并进行仿真运算,找出最优参数。对气吹式玉米精密排种器进行优化设计,主要是改变可能会影响排种器性能的几个因素,通过仿真结果分析判断哪种改变对排种器的性能产生了积极的影响。选出使排种器性能达到最佳的结构参数,实现排种器的优化设计。从优化结构后排种器排种性能的统计结果可发现,排种器的排种性能得到了显著的提高,实现了利用本项目组自主开发的软件进行排种器优化设计的目标。