基于cfd-dem的联合收获风筛选仿真研究

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1、．ｔ－分类号单位代码：１０３６４谷＾密缀：）．九〇。；；学号．（７ｒ＾么敏在扯义令基于ＣＦＤ－ＤＥＭ的联合收获风筛选仿真硏究ＩＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ民ｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｉｒａｎｄＳｃｒｅｅｎＣｌｅａｎｉｎｇｏｆＣｏｍｂ－ＤＥＭｉｎｅｈａｒｖｅｓｔＢａｓｅｄｏｎＣＦＤ研％．生；江涛指导教师’：吴崇友合作指导教师：伍德林申请学位类别；工学硕±＇－专业领域名称：机械制造及其自动化研巧方向

2、；农业机械装各所在学院；工学院答辩委员会主席＝２０１５年６月１１？ｔ－．？，独创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献巧己在论文中作了明确的说明并表示谢意。＇吏学位论文作者签名：ｉ兩签字日期；钟户

3、年＾月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可臥将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到《中国学位论文全文数据库》，可１＾１采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编。（保密的学位论文在解密后适学位论文，向社会公众提供信息服务用本授权书）。堂仿论义化者線’名：片漆指导教师签名：ｌｔＪｉ签字日期：如［年《月

4、０日緯字日期；年＾月＂日摘要清选作业在水稻机械化联合收获过程中起着不可或缺的作用，清选装置性能的改善将会带来收获作业质量的提高。由于联合收获清选过程的复杂性，难以通过传统方法来描述其工作状态，无论是理论计算还是布点测量都不能准确地反映出气流与清选物料之间的相互作用，难以明确当物料受到气流作用时运动轨迹和状态的改变规律。采用基于CFD（计算流体力学）-DEM（离散单元法）耦合理论，通过软件联合仿真模拟方法来研究联合收获风筛式清选过程成为了一种新的选择。这种联合仿真将气相和固相分别在不同的软件环境中模拟，再

5、通过耦合接口将气相与固相的相互作用进行传递，将能更加准确地描述气流场以及颗粒在流场中的运动状态。本文介绍了国内外学者在风筛式清选气流场方面的相关研究、简单例举了离散单元法在不同科学领域的运用以及振动筛工作过程中物料颗粒的透筛概率理论研究。采用计算流体力学仿真软件Fluent模拟分析了三种不同结构清选室的气流运动状态和分布规律，并对各个结构中相同位置截面的气流速度和方向做出对比分析，结果表明双进风口加装导风板结构的清选室气流场更符合理想气流场的分布要求。介绍了离散单元法的基本接触模型，在EDEM软件中建立水稻籽

6、粒和短茎秆的力学模型，基于CFD-DEM耦合理论，利用Fluent-EDEM联合仿真了三种不同清选室的工作过程，统计结果表明双风口加装导风板结构的清选效果优于其他两种，证明了气流场分析结果的准确性。并分别对进风口风速、振动筛振幅、振动筛振动频率以及上导风板角度进行了单因素仿真模拟试验，利用SPSS软件对试验结果进行分析，分析数据表明进风口风速、振动筛振幅以及振动筛振动频率对于清选指标的影响均具有显著性，显著性水平高低依次为进风口风速>振动筛振幅>振动筛振动频率，并分别建立了三种因素对应于含杂率和损失率的回归方

7、程。而上导风板角度的变化对于清选指标的影响并不具有显著性；选择进风口风速、振动筛振幅和振动筛振动频率进行三因素三水平正交仿真试验，同时考虑含杂率与损失率，通过综合评分法分析得到的最佳工作参数组合为风速9m/s，振幅35mm，振动频率6.5Hz。为了验证仿真结果的准确性，进行田间正交试验，通过更换不同参数的收割机零部件来调整试验水平，采用综合评分法得到了最佳工作参数组合为风机转速1400r/min（风速9m/s），振幅35mm，振动频率6.5Hz，同正交仿真试验所得结果一致。数据也表明在正交试验中，风机转速（进

8、风口风速）、振动筛振幅和振动筛振动频率对于清选指标的影响依然具有显著性，并且显著性水平高低排序仍然为风机转速>振动筛振幅>振动筛振动频率，此与单因素仿真试验得到的显著性水平排序相I同，证明了采用基于CFD-DEM耦合理论，利用Fluent-EDEM联合仿真进行联合收获机风筛式清选过程的研究是可行的，为今后的联合收获机风筛式清选装置结构改进提供了一种全新的思路和研究方法。关键词：风筛式清选气固两相流数