基于DEM-CFD耦合的气吸式大豆排种器种盘参数优化

来源：中国农机化学报杂志2023年第11期北京时间：

作者：尚增强, 张开飞, 杨东福, 马质璞

单位：1. 南阳农业职业学院，河南南阳，473000; 2. 河南农业大学机电工程学院，郑州市，450002

摘要：针对气吸式排种器在高速气流场下种子的运动规律及受力特性复杂、难以准确分析计算的问题，通过离散元（DEM）与计算流体力学（CFD）耦合的方法，对气吸式大豆排种器的工作过程进行气固两相仿真并对其种盘参数进行优化。分析充种过程中种子所受曳力的变化规律，对充种各阶段临界点进行划分，定义各阶段充种性能评价指标。以吸附持续时间和种子移出阻力作为充种性能评价指标，以托种台高度、托种台角度、搅种杆厚度为试验因素，进行三因素二次旋转正交组合试验，并对试验结果进行响应曲面分析和多目标寻优，确定最佳的排种盘参数组合：托种台高度为2.8mm、托种台角度为31.2°、搅种杆厚度为1.4mm。此时，排种器充种性能指标为：吸附持续时间0.104s，种子移出阻力0.0081N。对优化结果进行台架试验验证，与优化前的排种盘在不同作业速度下进行对比。台架试验结果表明：优化后的排种盘的排种性能有显著提升，其合格指数和漏播指数均优于原排种器，满足大豆精量播种要求。

关键词：大豆,气吸式排种器,离散元,计算流体力学,气固耦合仿真

基金资助：国家现代农业产业技术体系项目(CARS—04—PS23)；河南省科技攻关项目(202102210349)