基于DEM—CFD的土壤燃烧传热参数标定与仿真试验

来源：中国农机化学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：赵庆富, 江洁, , 刘美红

单位：1. 昆明理工大学机电工程学院，昆明市，650051； 2. 红河学院工学院，云南蒙自，661100

摘要：为解决土壤间作用以及传热参数缺失问题，对离散元软件中土壤之间的JKR表面能、恢复系数、动摩擦系数以及静摩擦系数进行标定，以土壤堆积角为响应值，使用Design—Expert软件Behnken优化方法获得土壤堆积角的回归模型，以实测堆积角为优化目标，进行仿真参数优化试验。仿真结果表明，堆积角的仿真试验值为38.5°，与实测值37.3°的相对误差为3.2%。优化后的参数结果为：JKR表面能0.4 J/m2，恢复系数0.363，静摩擦系数0.857，动摩擦系数0.36。设定优化后的标定参数并通过DEM—CFD耦合对火焰喷头燃烧在土壤中的传热过程进行瞬态仿真。试验表明，较小的土壤颗粒相比于较大的颗粒传热温度更高，土壤表面温度最高可达915 K，传热深度最大可达17 mm，火焰温度在土壤表层影响范围近似半径约为58 mm的圆形。

关键词：土壤,堆积角,参数标定,耦合,燃烧传热,非预混燃烧

基金资助：红河学院高原农业机械关键技术科研创新团队（01610001508）；红河学院高原农业机械研究所项目（01610001478）