倒V型稻田株间除草装置虚拟仿真及验证

来源：中国农机化学报杂志2022年第10期北京时间：

作者：靳文停, 葛宜元, 樊文武, 马浏轩, 李文龙, 杨荣敏

单位：1. 佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯，154007；2. 佳木斯博发农业机械研究有限公司，黑龙江佳木斯，154007

摘要：针对现有稻田株间除草装置除草率低、伤苗率高的问题，对已设计的倒V型稻田株间除草装置进行有限元虚拟仿真。采用ALE多物质单元体算法建立土壤—水耦合模型，运用罚函数法，对除草爪与土壤—水模型进行流固耦合。采用二次正交旋转组合试验设计方法选取机器前进速度、除草爪转速与水层厚度进行虚拟仿真试验与分析，得到各因素及其一级交互作用对除草爪与土壤—水模型扰动率的影响规律，影响扰动率因素为除草爪转速>水层厚度>机器前进速度。通过对虚拟仿真试验结果进行优化设计，得到倒V型株间除草装置最佳因素参数组合为机器前进速度为053 m/s，除草爪转速为180 r/min，水层厚度为0.01 m。通过对仿真优化设计结果室内试验验证可知，倒V型稻田株间除草装置在最佳因素参数组合下进行除草作业平均除草率85.04%、平均伤苗率3.62%，满足稻田机械株间除草农艺要求。

关键词：稻田,土壤,株间除草装置,有限元方法,流固耦合,正交试验

基金资助：黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2020E026)；国家现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS—01)；黑龙江省教育厅基本科研业务费(2019—KYYWF—1378)；黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(202110222124)