清選混合物成分的分析及玉米籽粒的機(jī)械物理特性的確定

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1、(1).清選混合物成分的分析及玉米籽粒的機(jī)械物理特性的確定1）采用實(shí)驗(yàn)的方法確定玉米聯(lián)合收割機(jī)脫出物的成分及其所占比重并進(jìn)行脫出物的含水量的測(cè)定。2）確定玉米籽粒的三維幾何尺寸、籽粒的千粒重及密度、內(nèi)摩擦系數(shù)、滑動(dòng)摩擦系數(shù)、玉米籽粒的恢復(fù)系數(shù)、物料的懸浮速度的測(cè)定(2)確定風(fēng)機(jī)類型與清選篩的類型，以及風(fēng)機(jī)與清選篩的組合方式，研究時(shí)采用的風(fēng)機(jī)類型為雙風(fēng)道貫流風(fēng)機(jī)、圓錐形離心風(fēng)扇風(fēng)機(jī)，清選篩種類為螺旋鋼絲圓筒篩和往復(fù)振動(dòng)式復(fù)合篩(由于玉米含水量較多在篩分是容易出現(xiàn)堵篩孔的現(xiàn)象因此可以在篩子的底部增加振動(dòng)球），隨機(jī)兩兩組合組成清選機(jī)

2、構(gòu)。其中雙風(fēng)道貫流風(fēng)機(jī)的最佳結(jié)構(gòu)數(shù)圓錐形風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表（3）進(jìn)行仿真模擬1)建立清選機(jī)構(gòu)的三維模型2）無(wú)物料時(shí)清選室內(nèi)氣流場(chǎng)的研究：應(yīng)用CFD軟件對(duì)全流道氣流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。分析風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、功能參數(shù)，等因素對(duì)氣流場(chǎng)分布規(guī)律的影響，并利用布點(diǎn)法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證3）)物料在篩面上運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究：對(duì)單顆粒在氣流和振動(dòng)篩的共同作用下進(jìn)行理論分析;利用EDEM軟件對(duì)單顆粒的非線性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行模擬與分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)物料群在篩子的形狀、位置、運(yùn)動(dòng)方式等因素變化情況下進(jìn)行數(shù)值模擬，找出影響篩分清潔度和篩分損失的主要因素4）基于CFD一D

3、EM藕合的清選室內(nèi)氣固兩相流的研究：針對(duì)玉米清選混合物的清選過(guò)程，研究并建立基于CFD一DEM禍合的數(shù)值模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，研究風(fēng)力因素對(duì)清選性能的影響。（4）清選裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化清選裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化根據(jù)理論分析結(jié)果，在風(fēng)篩式清選試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，建立清潔率和損失率與各工作參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，以篩分損失率、篩分效率和含雜率為目標(biāo)，綜合考慮風(fēng)篩式清選裝置的清選性能情況，通過(guò)多目標(biāo)遺傳算法對(duì)風(fēng)篩式清選裝置進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。（5）實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)與改進(jìn)具體的仿真過(guò)程，1、物理模型與網(wǎng)格化，數(shù)值模擬對(duì)象為風(fēng)篩式清選裝置清選室(簡(jiǎn)稱清選室

4、）在FLUENT的前處理軟件Gambit中選擇FLUENTS/6求解器，為便于建模和計(jì)算，在Gambit中對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，確定出模型中篩面傾角、篩面前沿距進(jìn)風(fēng)口的高度尺寸和軸向尺寸、篩子孔徑、孔隙率然后利用Gambit對(duì)模型進(jìn)行體網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格生成對(duì)整個(gè)計(jì)算工作起著重要的作用，其質(zhì)量直接影響計(jì)算精度和收斂速度。本例中Elements選擇Tet/Hybrid，Type選擇Torid進(jìn)行體網(wǎng)格劃分。2、數(shù)值模擬及分析，采用基于壓力的SIMPLE非藕合隱式求解算法，為提高計(jì)算精度，離散格式采用幾階迎風(fēng)格式。設(shè)置作壓力為一個(gè)大氣壓

5、。為減少計(jì)算復(fù)雜性，設(shè)置3個(gè)邊界條件:設(shè)置離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口為速度入，設(shè)置振動(dòng)篩前土方的抖動(dòng)板上方為壓力入口，設(shè)置振動(dòng)篩尾部的吹出口為壓力出口，其余系統(tǒng)默認(rèn)為壁面。假設(shè)風(fēng)機(jī)出風(fēng)卜J的風(fēng)度是均勻一致的，在風(fēng)速為？和？的情況下，分別對(duì)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口角不同的幾種情況如A、B、C、D和篩面中部離清選室頂部am、bm況進(jìn)行模擬。1）風(fēng)機(jī)出風(fēng)口角度對(duì)氣流場(chǎng)的影響在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速一定、篩面中部距頂部距離一定、風(fēng)機(jī)出風(fēng)口角度為不同值的情況下，對(duì)清選室內(nèi)氣流場(chǎng)進(jìn)行模擬，取典型截面一篩面中部縱剖面為例。2）篩面中部距清選室頂部的距離對(duì)氣流場(chǎng)的影響，在風(fēng)

6、速和風(fēng)機(jī)出風(fēng)日角度都相同的情況下，對(duì)篩面中部距清選室頂部距離離為不同值情況下進(jìn)行模擬，同樣取典型截而—篩面中部縱剖面為例，得出其模擬結(jié)圖。3）進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速對(duì)流場(chǎng)的影響，在其他條件與1）相同，出風(fēng)口速度不同的情況下進(jìn)行試驗(yàn)的出模擬結(jié)果矢量圖4）清選室內(nèi)不同部位的氣流場(chǎng)分析。物料顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)分析及數(shù)值模擬1、建立振動(dòng)篩的三維模型、物料的三維模型2、確定Hertz一Mindiin接觸模型為EDEM的接觸模型分析物料群在篩面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3、確定顆粒模型由于軟顆粒接觸模型可以吸納眾多的接觸模型，并且在模擬龐大數(shù)目顆粒系統(tǒng)時(shí)，其執(zhí)行

7、時(shí)間也有優(yōu)勢(shì)，因此具有較廣的適用范圍?？紤]到篩面上物料群碰撞的復(fù)雜性選用軟接觸模型。4、利用EDEM軟件進(jìn)行單顆?；煦邕\(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬及其分析。5、物料群的振動(dòng)篩分?jǐn)?shù)值模擬與分析，1）用EDEM對(duì)物料的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行賦值2）物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)仿真，振幅對(duì)篩分的影響、頻率對(duì)篩分的影響、方向角對(duì)篩分的影響、以及振動(dòng)篩其他機(jī)構(gòu)或功能參數(shù)對(duì)篩分的影響。（基于軟顆粒模型的顆粒離散元方法，根據(jù)顆粒間重疊量計(jì)算接觸力，依此更新每個(gè)顆粒的速度和位置，進(jìn)而確定性的演化整個(gè)顆粒系統(tǒng)，即顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡）風(fēng)篩式清選裝置振動(dòng)篩上物料運(yùn)動(dòng)的CFD一DEM數(shù)值

8、模擬前面分別應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和顆粒離散元法(DEM)對(duì)風(fēng)篩式清選裝置內(nèi)的氣流場(chǎng)和物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析，而在風(fēng)篩式清選裝置中，既有氣流對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響，也有顆粒對(duì)氣流的影響，同時(shí)還有顆粒與顆粒之間、顆粒與篩面之間的碰撞，它是一種復(fù)雜的氣固兩相流動(dòng)，在