基于DEM-CFD耦合的气吸式玉米精密排种器工作过程仿真分析

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本文以一种气吸式精密排种器和玉米种子为研究对象,将玉米种子按照其形状特征的不同划分成不同种类,并采用颗粒替换的方式建立了玉米种子的球颗粒黏结模型,作为耦合仿真分析的模型。采用EDEM软件与FLUENT软件耦合的方式对排种器的工作过程进行仿真分析,并与台架试验进行对比分析,以验证仿真试验的有效性。本文的主要工作和结论如下。(1)选取了六种不同品种的玉米种子为研究对象,分别测定了其含水率、密度等物理力学参数。分析了不同品种的玉米种子形状尺寸的差异,并按照其不同的形状特征划分成不同种类。从六个品种中选取两个品种为研究对象,通过三维激光扫描仪扫描出其几何轮廓,并采用球颗粒黏结方式对其进行填充,最后通过颗粒替换方式替换得到玉米种子的仿真分析模型。(2)以实验室所有的一台JPS排种器性能试验台为试验设备,对该排种器进行了台架试验,以研究不同条件下排种器的排种性能。分别对平安134和郑单958玉米种子进行了转速和真空度的单因素试验以及正交试验,得到了最佳工作参数,并在此参数基础上对其余四个品种的玉米种子进行了台架试验,用以比较该气吸式排种器在相同条件下对不同玉米品种间的排种性能差异。(3)通过GAMBIT软件对简化后的排种器划分网格,采用滑移网格模型来解决排种盘转动的问题。在FLUENT软件中对简化后的排种器内部流场进行分析,分别通过改变排种盘转速、真空度和排种盘上型孔数量,来分析排种器内部流场变化情况。(4)对前文中所建立的玉米种子仿真分析模型在EDEM中的仿真参数进行了标定,包括碰撞恢复系数和动静摩擦系数。通过EDEM软件与FLUENT软件耦合,对气吸式排种器中的工作过程进行了仿真分析,并与第三章中的台架试验进行对比,以验证仿真模拟的可行性,为以后排种器的优化设计提供依据。
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