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气吸式水稻芽种直播排种器的理论及试验研究

作　者: 袁月明
导　师: 马旭
学　校: 吉林大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 水稻芽种精密播种气吸排种器均匀设计流场分析高速摄像技术
分类号: S223.2
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 757次
引　用: 22次
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内容摘要

本文以气吸式排种器为研究对象,探讨了转速、真空度、吸孔孔数及孔径对排种性能的影响,采用均匀设计技术、计算流体力学软件FLUENT和高速摄像技术全面分析了气吸式排种器的工作过程,并采用模拟仿真和试验研究相结合的方法,探索了气吸式排种器的理论。论文主要工作内容:综述了水稻种植机械的研究进展,概括了国内外精密播种技术及气吸式排种器技术的研究现状。进行了水稻芽种的物料特性研究。在对气吸式排种器的充种区和携种区进行动力学分析的基础上,采用均匀设计方法对研制的气吸式排种器进行了水稻芽种排种性能试验和参数优化研究;建立了水稻芽种吸孔孔径和排种盘上两吸孔之间距离的经验公式,发展了气吸式排种器的设计理论。首次利用计算流体力学软件FLUENT对气室整体流场进行了模拟,分析了影响流场的因素,模拟分析了种子吸附过程的运动轨迹和运动速度。应用高速摄像技术对气吸式排种器的工作过程进行了全面研究,分析了排种均匀性与种子姿态的关系及影响种子姿态的因素,探讨了充种机理并对清种过程进行了分析, 发现了水稻芽种在气吸式排种盘上的3 种姿态;证实了种子充填在表层进行;分析了种子在投种后产生粒距误差的主要因素;发现了排种盘的极限线速度可提高40%。最后,研制了新型双盘气吸排种器,其精播性能指标满足水稻芽种的农艺要求。本文的研究为进一步开发水稻芽种种植和其它作物的精密播种机奠定了基础。

全文目录

第1章绪论  10-22
  1.1 选题的目的和意义  10-14
    1.1.1 水稻在国民经济中的地位  10
    1.1.2 水稻的主要种植模式  10-11
    1.1.3 水稻直播技术及芽播的优点  11-12
    1.1.4 我国水稻种植机械化的现状及直播机械化发展前景  12-14
  1.2 国内外精密播种技术的研究概况  14-15
  1.3 国内外水稻直播机的概况  15-18
  1.4 国内外气吸式排种器的研究概况  18-20
  1.5 研究目标与研究内容  20-22
    1.5.1 研究目标  20
    1.5.2 研究主要内容和技术路线  20-22
第2 章水稻芽种的物料特性  22-30
  2.1 试验材料及其制备  22-23
  2.2 水稻芽种的物理机械特性  23-25
    2.2.1 水稻芽种的几何特性  23-24
    2.2.2 水稻芽种的千粒重  24-25
  2.3 水稻芽种的散粒体特性  25-26
    2.3.1 水稻芽种的休止角  25
    2.3.2 水稻芽种的内摩擦角  25-26
    2.3.3 水稻芽种的滑动摩擦角  26
  2.4 水稻芽种的压缩特性  26-29
    2.4.1 水稻芽种基体在静载作用下的压缩特性  27
    2.4.2 水稻芽种的种芽在静载作用下的压缩特性  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章水稻芽种气吸式排种器研究  30-61
  3.1 排种器性能研究的试验设备与试验方法  30-33
    3.1.1 水稻芽种气吸式排种器  30-31
    3.1.2 PSJ 型排种器性能试验台  31-32
    3.1.3 气室压力测量装置与试验方法  32-33
  3.2 气吸式排种器的动力学分析  33-39
    3.2.1 充种区的受力分析  34-38
    3.2.2 携种区的受力分析  38-39
  3.3 水稻芽种气吸式排种器的研究  39-46
    3.3.1 排种器的参数分析  39-41
    3.3.2 试验设计方案的确定  41-46
  3.4 试验设计结果与分析  46-59
    3.4.1 回归模型  46-53
    3.4.2 各因素对排种性能的影响分析  53-59
  3.5 本章小结  59-61
第4章排种器气室流场的研究  61-87
  4.1 流体工程仿真软件FLUENT  61-65
    4.1.1 FLUENT的发展及应用领域  62-63
    4.1.2 FLUENT程序的结构  63
    4.1.3 FLUENT程序可以求解的问题  63-64
    4.1.4 FLUENT求解的主要步骤  64-65
  4.2 利用FLUENT软件模拟排种器的气室流场  65-85
    4.2.1 流动参数  65-66
    4.2.2 物理模型和数学模型  66-69
    4.2.3 模拟结果与分析  69-76
    4.2.4 气室不同区域及吸孔数量对流场影响的模拟结果与分析  76-85
  4.3 本章小结  85-87
第5章基于高速摄像技术排种器工作过程分析  87-115
  5.1 高速摄像技术的简介  87-89
  5.2 高速摄像系统组成  89-91
    5.2.1 高速CCD 摄像机性能  89-90
    5.2.2 计算机的选择  90
    5.2.3 光源  90-91
  5.3 高速CCD 摄像机操作  91-93
    5.3.1 高速CCD摄像机面板  91-92
    5.3.2 高速CCD摄像机记录模式  92-93
    5.3.3 图像采集、回放与下载  93
  5.4 高速摄像分析软件BLASTER’S MAS  93-95
    5.4.1 BLASTER’S MAS 的功能  93-94
    5.4.2 BLASTER’S MAS 的图形用户界面  94-95
  5.5 利用BLASTER’S MAS 分析投种过程  95-106
    5.5.1 种子的吸附姿态  95-96
    5.5.2 种子的下落轨迹  96-100
    5.5.3 种子下落时的运动分析  100-106
  5.6 影响种子吸附姿态的因素  106-107
  5.7 充种过程分析  107-111
    5.7.1 气吸式排种器充种机理  107-109
    5.7.2 充种区的高速摄像分析  109-110
    5.7.3 种子的吸附过程分析  110-111
  5.8 清种过程分析  111-113
  5.9 本章小结  113-115
第6章新型双盘气吸式排种器研究  115-121
  6.1 引言  115
  6.2 单盘双排孔排种性能试验  115-117
  6.3 新型双盘气吸式排种器  117-119
    6.3.1 新型双盘气吸式排种器设计  117-118
    6.3.2 新型双盘气吸式排种器的性能试验  118-119
  6.4 本章小结  119-121
第7章结论与展望  121-124
参考文献  124-135
攻博期间发表的学术论文及其他成果  135-137
致谢  137-138
摘要  138-142
ABSTRACT  142-145

气吸式水稻芽种直播排种器的理论及试验研究

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