基于离散元法磁吸滚筒式排种器种群运动规律-研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要精密排种是排种器将种子从颗粒群中分离、携带、投种的过程，磁吸精密滚筒式排种器排种过程中种箱内存在着复杂多变的颗粒运动。本文以油菜、水稻、番茄三种不同形状的磁粉包衣种子为研究对象，采用离散元法仿真分析物料种群在磁吸滚筒式排种器振动种箱内的运动规律，开展了如下研究：1．研究磁粉包衣种子(油菜种子，番茄种子，水稻种子)的力学特性(弹性恢复系数，摩擦系数)，几何特性(三轴长度，密度，千粒重)，流动特性(休止角)。2．根据种子的物料特性建立种子的离散元颗粒模型，选择合适的颗粒与颗粒、颗粒与种箱的接触模型，选取合适的仿真时问步长，建立排种器几何模型。本文采用

2、颗粒体力替代磁力，实验的方法测得包衣种子所受磁力与磁隙高度的关系，建立磁力与距离的数学模型，利用C++软件对EDEM软件中的颗粒体力模块进行开发，建立颗粒体力插件，解决软件不能加载磁力的问题。3．分析振动种箱的各运动参数(频率，幅度)和种箱内种子物料的物理特性(包衣种子形状)对种箱内种群的供种效果、种群中种子分离吸附性能及充种性能的影响。种群堆积高度和堆积角度为衡量种群供种效果的指标，研究表明供种效果随频率、幅度的提高而提高，超过临界值时堆积高度和堆积角不稳定，不利于种群供种；相同条件下供种效果由优到劣依次为球形、圆盘形、纺锤形。研究表明种群中种子的分离吸附性能随频率、

3、幅度的提高而提高，超过临界值时种群运动速度变化剧烈，种子的分离吸附效果变差。番茄、油菜包衣种子在振动频率40Hz、幅度0．5mm种群运动速度平稳，分离吸附性能佳；水稻包衣种子在振动频率60Hz、振幅lmm种群流动性佳，分离吸附性能佳。排种性能的研究表明，包衣种子在振动频率40Hz时排种性能最佳，油菜、番茄、水稻包衣种子的最佳振幅分别为0．5mm、0．75mm、lmm。4．种群运动规律及充种性能实验。采用高速摄影技术对振动种箱内种群的供种效果进行测定，实验结果表明种群的供种过程与仿真过程运动趋势一致，相同振动条件下，三种种子的堆积高度与仿真值相近，绝对误差在2mm之内。在

4、相同振动条件，磁场强度，滚筒转速下进行排种实验，单粒率可达90％，满足精密播种的精度要求。实验结果与仿真结果基本吻合，验证了离散元仿真软件EDEM仿基于离散元法磁吸滚筒式排种器种群运动规律研究真分析种箱内种群运动的准确性。关键词：种群运动，离散元法，EDEM仿真，振动，颗粒体力开发II江苏大学硕士学位论文AbstractPrecisionseedingprocessistheseedswhichseparatedfromtheparticlegroup，carried，andthrewbytheseedmeteringdevice．Duringtheprocesspar

5、ticlemovementwascomplexintheseedbox，andseedswereadsorbedorseparated．Inthispaper,rape，rice，tomato，threedifferentshapesofmagneticpowdercoatedseedsworkedastheresearchobject．Analysisthemotionlawofparticlegroupinvibrationseedboxofmagneticrollermeteringdeviceusedthediscreteelementmethod．Theres

6、earchesasfollows：1．Themechanicalproperties(elasticrecoverycoefficient，frictioncoefficient)，geometriccharacteristics(three-axislength，density,weight)，flowcharacteristics(angleofrepose)ofmagneticpowdercoatedseeds(Rapeseeds，tomatoseeds，riceseeds)wasstudied2．Accordingtothephysicalcharacteris

7、ticsoftheseedsbuilttheparticlemodelsofthecoatedseeds，selectedthecontactmodelofparticlesandparticles，particlesandseedbox，selectedtheappropriatesimulationtimestepandestablishedtheseed-meteringdevicegeometrymodel．Inthispaper,particlebodyforcewasusedtoinsteadofmagneticforce，e