基于散粒體動力學的水田側深施肥裝置的分析方法和試驗.pdf

1、水田化肥深施技術可以有效提高水稻產(chǎn)量，減少肥料損失和環(huán)境的污染。水田深施肥過程中容易出現(xiàn)肥料架空、板結，造成排肥堵塞，影響施肥質量。掌握肥料在施肥裝置中的流動規(guī)律可以有助于設計合理、高效的水田深施肥裝置。肥料顆粒是農業(yè)散粒體物料，離散元法是研究散粒體受力、運動等方面的一種重要方法，本文采用離散元法對肥料在水田深施肥裝置中運動過程進行研究。
　　根據(jù)離散元法計算要求，以大顆粒尿素肥料為研究對象，測試分析了肥料的物理力學特性參數(shù)，得到

2、肥料顆粒的離散元模型;建立了水田深施肥裝置離散元邊界模型，并確定邊界接觸類型。仿真肥料顆粒在水田深施肥裝置的不同工作狀態(tài)下的運動過程。借助高速攝像拍攝肥料在深施肥裝置的運動形態(tài)，將試驗結果與仿真結果進行對比分析。主要研究工作如下:
　　(1)通過物理力學特性測試試驗測量了肥料顆粒的三軸尺寸、等效直徑、球形率、密度等基本物理參數(shù);得到了肥料顆粒的彈性模量、靜摩擦系數(shù)、滾動摩擦系數(shù)、碰撞恢復系數(shù)并分析了各自主要影響因素的關系，為顆粒仿

3、真分析提供了參數(shù)依據(jù)。
　　(2)采用仿真與試驗結合的參數(shù)標定法，通過分析球形顆粒和手動填充的不規(guī)則球形顆粒的休止角及不同參數(shù)的影響關系，驗證了單個肥料顆粒參數(shù)測量對群體顆粒運動仿真建模的有效性。綜合仿真效率，得到了肥料顆粒離散元模型。
　　(3)以安裝有螺旋鋼絲為擾動部件的水田深施肥裝置為研究對象，為仿真試驗設計了簡化的肥箱結構，確定了肥箱的運動參數(shù)和材料屬性，建立了水田深施肥裝置的離散元分析實體邊界模型。選擇顆粒之間、顆

4、粒與深施肥裝置模型之間的接觸計算方法。
　　(4)仿真分析了肥料在有無轉動螺旋鋼絲情況下的落肥過程以及螺旋鋼絲的結構參數(shù)對肥箱排肥的影響仿真、肥箱開口直徑對肥箱工作狀態(tài)的影響仿真。觀察肥料顆粒在不同工作條件下的流動形態(tài)，分析了不同裝置結構對顆粒流動的影響。
　　(5)采用高速攝像技術對肥料顆粒運動過程進行判別分析。將試驗分析結果與仿真結果進行對比，初步證明了肥料顆粒計算參數(shù)選取的合理性和采用離散元法分析肥料顆粒與施肥裝置機械