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1、气吸式排种装置吸种孔的气流场分析——基于ANSYS2011年6月农机化研究第6期气吸式排种装置吸种孑L的气流场分析刘月琴,赵满全,胡永文一基于ANSYS(内蒙古农业大学机电工程学院,呼和浩特010018)摘要:为了研究气吸式免耕播种机吸种圆盘不同孔型和不同孔径对吸种性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS,对直孔,锥孔和倒角孔3种不同的孔型和不同孔径的气流场进行了有限元分析,获得了不同孔型气流速度的比较和气流随孔径大小而变化的规律,为吸种圆盘的设计提供了依据.关键词:排种装置;气吸式;吸种孔;气流场分析中图分类号:s223.25;S126文献
2、标识码:A文章编号:1003—188X(2011)06—0018—040引言免耕精密播种机的气吸式排种装置采用垂直圆盘式.圆盘的一面是真空室与风机吸风口相连,使种子室产生负压;盘的另一面是种子室,作业时排种盘旋转,吸孔在充种区吸附种子,经过刮种器刮掉多余的种子,从而使每个吸孔只保留一粒种子_1-2J.吸种圆盘是排种装置的重要部件,由于圆盘上吸孔的大小和形状不同,所形成的气流场也不同,致使气吸式排种器的吸种效果发生变化.因此,对气吸式排种装置的吸种孑L采用ANSYS/FOTRANCFD有限元软件仿真分析不同孔型和孔径的气流场,以便揭示不同孔型和
3、孔径的吸种孔对吸种性能的影响.1吸种:FL~L型结构吸种孔孔型结构见图1所示.吸种圆盘的厚度为2mm,孔径为3.2mm的直孔,锥孔或倒角孔.吸孔左端为气流人口,右端为气流出口.2有限元分析边界条件的测定吸孔出口压力和入口气流速度测试时,无种子吸附,通过调整风机转速,待达到吸附种子的压力时,在吸孔口中心处插入与真空压力表相连的吸孔接头后,保证插入接头后不漏气,读取气压压力值,对每个吸收稿日期:2010—08—06基金项目:内蒙古自治区自然科学基金项目(2009zd11)作者简介:刘月琴(1977一),女,内蒙古察右前期人,在读硕士,(E—mai
4、l)liuyueqin103@126.corn.通讯作者:赵满全(1955一),男,内蒙古土右旗人,教授,硕士生导师,(E—mail)nmgzmq@yahoo.corn.en.孔重复测3次,取平均值;然后将热球风速仪探头垂直对准吸孔人El气流的来流方向,对每个吸孔重复测3次,取平均值.表1为单粒率达到80%以上测定的吸孔出口压力值和人口速度,以便分析比较.?18?直孔锥孔倒角孔图1孔型结构Fig.1Typesofporestructureofabsorption表1吸孔边界条件测试结果Tab.1Suckerstestboundarycondi
5、tions3分析条件3.1判定流场类型流体类型通过雷诺数来判定,其公式为Re=pvD/tz式中p一气体密度;一动力粘度;一平均流速;2011年6月农机化研究第6期D一孔的直径.由计算可得最小雷诺数Re=36150,可以判断吸孔的空气流为湍流.由于在吸孔中气流是轴对称流动的,所以简化为二维轴对称流动的问题进行求解.3.2分析方法及假设条件本文运用ANSYS分析软件中的FLOTRANCFD的FLUID141单元进行二维分析时做如下假设:1)排种器吸孔进口气流速度均匀,并且垂直于进口流场方向上的流体速度为0;2)在所有壁面上施加无滑移边界条件(即所
6、有速度分量都为0).3.3分析参数分析参数:流体为空气,流体密度为1.205kg/m,流体粘度为1.83X10～Pa?s;吸孔入口相对压力为0Pa;吸孑L出口相对压力为一2000Pa;参考大气压为1.01×10Pa;试验条件的参考温度为常温.4仿真结果分析4.1不同型孔气流场的仿真结果吸种孔发挥着吸附种子和排种的重要作用.为了提高气吸式排种器的性能,国内外研究人员在提高充种频率方面的研究之一就是改进型孑L结构.气吸式排种器型孔类型有吸嘴,吸孔,凸台吸孔,倒角吸孔,锥形吸孔,折弯吸孔和环缝式吸孑L等J.在一定程度上,改进型孔结构可以提高排种器的
7、性能.不同型孔的速度矢量图如图2所示.在相同的边界条件下,从图2可以看出吸孔的气流平均速度:直孔为0.486m/s,倒角孔为0.378m/s,锥孔为0.270m/s.由于锥孔的孔在上下壁面处的气流速度较低,使得锥孔的平均气流较低,但是由于3种孔型吸孔深度较小,在孔口处使得气流速度变化不明显.(a)直孔?19?(b)倒角孔(e)锥孔图2不同型孔的速度矢量图Fig.2Differentshapeholevelocityvectorchart4.2不同孔径气流场的仿真结果吸孔孔径对吸室真空度的影响比较显着.在其他条件和因素不变时,吸种孔径越大,所需
8、真空度越小,且对种子的吸附能力越高.但是,吸种孔径大小要与种子尺寸相适应,否则会发生卡种或吸多粒种子的现象J.不同孔径的速度矢量图如图3所示.(a)孔径为3.2mm
