新疆是我国最大的优质棉和商品棉生产基地,在棉花生产过程中,播种是最重要的环节之一。精密播种不仅可以节省大量种子,减轻人员劳动强度,而且可以增产稳产,具有显著的经济效益和社会效益。针对气吸式棉花精密排种器输气管路结构复杂、能耗大以及排种单体只能实现单行播种等问题,在综合分析国内外气力式精密排种器研究现状的基础上,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,运用理论分析、计算机仿真和试验研究相结合的方法,从气吸滚筒阵列式棉花精密排种器排种原理入手,根据棉花种植农艺要求,确定了排种器关键零部件结构参数,构建了排种过程各阶段棉种运动学和动力学模型,获取了排种过程相关临界条件,利用Fluent软件仿真分析了负压腔气流场动力学特性,结合试验台架搭建完成了排种性能试验,试验结果表明,其工作性能满足棉花精密播种的要求。主要研究内容如下:(1)根据棉花种植农业技术要求,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,计算确定了排种滚筒、阵列吸孔、负压腔、侧向气吹装置和空心轴等关键零部件结构参数。(2)根据气吸滚筒阵列式棉花精密排种器的工作原理,运用工程力学及流体力学理论,对气吸滚筒阵列式精密排种器的充种过程、清种过程、携种过程及投种过程进行了理论分析,构建了排种过程各阶段棉种运动学和动力学模型,获取了排种过程相关临界条件,确定了影响排种过程的主要因素。(3)对排种器负压腔气流场进行理论分析,判别流体状态,建立滚筒负压腔气流系统简化模型,采用标准k-ε湍流模型和标准壁面函数法,利用Fluent软件仿真分析发现:空心轴流道压力降明显;不同轴向吸孔截面的压力场变化趋势基本一致,速度场分布基本均匀;滚筒中心处速度变异系数小于5%,即不同吸孔处速度场分布基本均匀,表明空心轴结构与参数设计合理。(4)借助JPS-12型排种器性能检测试验台进行排种性能试验,运用二次旋转正交设计,建立排种器合格指数、重播指数和漏播指数与滚筒转速、吸孔直径和气室负压之间的回归模型,试验结果表明:滚筒转速为15.5 r/min,吸孔直径为3.5 mm,吸气室负压为4.2 kPa,排种器合格指数为93.5%、漏播指数为2.0%、重播指数为4.5%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足棉花精密播种的要求。在此基础上对三种不同品种的棉花种子进行了排种适应性试验,结果表明:合格指数均大于92%,漏播指数均小于3%,重播指数均小于5%,说明该排种器对不同品种的棉花种子具有一定的排种适应性。