1緒論

孫首泉等人研制出一種帶有二次回收清選裝置的脫粒－清選裝置，從而大幅度降低粒損失率；李文等人在振動(dòng)篩前增設(shè)拋扔棍裝置，在進(jìn)入氣流場(chǎng)前脫出物料能完全分層分散；王保國(guó)等人開(kāi)發(fā)了一種聯(lián)合收割機(jī)清選導(dǎo)料系統(tǒng)，有效地解決跑糧等問(wèn)題；湯楚宙等人研制了一種離記式軸流組合式清選機(jī)，優(yōu)化后裝置能進(jìn)行高效作業(yè)；陳冕等人以提出了新型圓錐形離記風(fēng)扇，利用風(fēng)扇獨(dú)特的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非均勻性氣流，使得清選室內(nèi)橫向氣流產(chǎn)生風(fēng)壓差，從內(nèi)改善了氣流空間分布情況；王建軍等人以對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，提出了一種新型多層一體結(jié)構(gòu)的切縱流清選振動(dòng)篩，從而有效避免清選物料集中地在振動(dòng)篩前部，提高了物料清選的均勾性和合理性；李耀明、唐忠等人提出了一種涵蓋進(jìn)料、風(fēng)選、篩選等的雙貫風(fēng)道雙層篩清選系統(tǒng)，從而提高了清潔度；西北農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)了小型聯(lián)合收割機(jī)清選系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了雙風(fēng)道清選，下風(fēng)道氣流直接吹到振動(dòng)篩尾部和脫出物出口尾部區(qū)域，達(dá)到最佳的清選風(fēng)速。

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2UG Nastran軟件和數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)

2.1有限元軟件NX Nastran 倚介

UG Nastran的優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高：UG Nastran具有有著高度可靠性的計(jì)算求解分析能為，經(jīng)過(guò)用戶的長(zhǎng)期工程實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)。求解計(jì)算結(jié)果和格式結(jié)果成為高質(zhì)量行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)大量工程實(shí)踐的運(yùn)用，具有產(chǎn)品質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人和公司用戶，都采用軟件的求解計(jì)算結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)代脊其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；（2）工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的輸入／輸出格式：UG Nastran有廣泛的用戶群，使其輸入輸出格式現(xiàn)己成為CAE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，成為了處理大型工卷項(xiàng)目首選的結(jié)構(gòu)有限元分析工具；（3）強(qiáng)大的軟件功能：UG Nastran軟件具有十分強(qiáng)大的功能，通過(guò)不斷地改進(jìn)完善，添加新單元類型和分析處理功能、提供更為人性化的用戶界面和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、提高求解精度和矩陣運(yùn)算效率等；（4）靈活的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；軟件采用完全模塊化的組織結(jié)構(gòu)，使其在保證良好的靈活性的情況下能擁有很強(qiáng)大的分析能為。同時(shí)，使用者可依據(jù)自邑的工程實(shí)際問(wèn)題和系統(tǒng)特殊需求，通過(guò)模塊選擇和組合優(yōu)化來(lái)獲取最適合的應(yīng)用系統(tǒng)。此外，開(kāi)放式系統(tǒng)為使用者提供了強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具DMAP語(yǔ)言，可以擁有自己的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

2.2NX Nastran flow模塊介紹

1）數(shù)值模擬的方法：數(shù)值模擬幾種重要方法概述：數(shù)值模擬有王種重要的方法，包括了有限差分法、有限容積法、有限元法。有限差分法的主要缺點(diǎn)：對(duì)復(fù)雜流域的普適性較差，無(wú)法保證最后解出守恒性；有限體巧法的離散方程具有一定的守恒性質(zhì)，其系數(shù)的物理意義是比較明白的；有限元法的優(yōu)缺點(diǎn)：對(duì)不規(guī)則流域的普適化較好。2）數(shù)值模擬的流體類型：在使用流體分析軟件分析流場(chǎng)前，首先需要確定流體狀態(tài)才能準(zhǔn)確的進(jìn)行后續(xù)的分析處理。概括狂涵蓋了四種類型分析；1、層流和瑞流的分析；2、牛頓流體和非牛頓流體分析；3、可壓縮流體和不可壓縮流體分析；4、換熱與絕熱流動(dòng)分析。下面主要討論層流與播流和可壓縮流體與不可壓縮流體兩種。

3清選裝置氣流場(chǎng)數(shù)值模擬及風(fēng)速實(shí)驗(yàn).........18

3.1清選裝置流場(chǎng)域模型建立和數(shù)值模擬計(jì)算......18
3.2傳統(tǒng)單出風(fēng)口風(fēng)機(jī)風(fēng)速試驗(yàn)和流場(chǎng)仿真......21
3.3清選裝置混合流場(chǎng)仿真分析...25
3.4清選裝置混合流場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果..29
3.5本章小結(jié).......31
4新型清選裝董混合流型分析及正交試驗(yàn)優(yōu)化....32
4.1新型清選裝置混合流場(chǎng)對(duì)比分析..32
4.2氣流場(chǎng)優(yōu)化目標(biāo)及正交試驗(yàn)方案......38
4.3正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果...40
4.4新型清選裝置田間試驗(yàn)驗(yàn)證..45
5基于貫流式風(fēng)化的清選襲置實(shí)驗(yàn)研究..........48
5.1貫流式風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介..........48
5.2貫流式風(fēng)機(jī)的清選裝置研究........50
5.3貫流式風(fēng)機(jī)王維數(shù)值模擬及結(jié)論.....57
5.4貫流式清選裝置田間試驗(yàn).....61
5.5本章小結(jié).....62

5基于貫流式風(fēng)機(jī)的清選裝置試驗(yàn)研究

5.1貫流式風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介

葉輪外圓周上各個(gè)點(diǎn)的流速都是不一樣的，則氣流速度越大，相反越遠(yuǎn)離游漏中，則氣流速度越小。流速和壓力在出風(fēng)口處不是均勻分布的，從而得到的壓力系數(shù)和流量系數(shù)是平均的。根據(jù)研究可知，滿流的具體位置影響貫流風(fēng)機(jī)整體性能。若接近葉輪內(nèi)圓周同時(shí)在蝸舌部位附近，則整體性能較好；若渴流離漏舌部位較遠(yuǎn)，則循環(huán)流域加大，工作效率降低。如上圖所示，橫向多圓周葉片組成的貫流式風(fēng)機(jī)，在清選裝置采用的風(fēng)源上，，貫流風(fēng)機(jī)代眷傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)，貫流風(fēng)機(jī)的氣流在橫向上比機(jī)要均勻許多，保證了軸向風(fēng)速具有很高的氣流穩(wěn)定性。同時(shí)，橫流風(fēng)機(jī)的軸流寬度可以根據(jù)要求進(jìn)行定制，而橫流風(fēng)機(jī)的寬度不會(huì)影響氣體流量的穩(wěn)定性。

5.2貫流式風(fēng)機(jī)的清選裝置研究

盡管貫流式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用比較廣泛，但到目前方此，相關(guān)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)特定條件下試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行的。當(dāng)增大貫流風(fēng)機(jī)整體尺寸時(shí)，大尺寸風(fēng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)與用相化準(zhǔn)則設(shè)計(jì)得到的通風(fēng)機(jī)性能數(shù)據(jù)有較大差異，且有的貫流風(fēng)機(jī)甚至還會(huì)出現(xiàn)相反情形，這說(shuō)明了相似準(zhǔn)則在貫流風(fēng)機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)中只起到參考作用。由于相似準(zhǔn)則存在一定的不可靠性，在設(shè)計(jì)貫流風(fēng)機(jī)時(shí)，主要是依靠試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行。所尋找到一種經(jīng)濟(jì)而又簡(jiǎn)單的方法具有很重要的意義，在這種情況下，CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）便有較大巧應(yīng)用價(jià)值。開(kāi)展對(duì)貫流式風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬仿真清選清選裝置氣流場(chǎng)流動(dòng)，同時(shí)能研究對(duì)應(yīng)收割機(jī)型號(hào)下特定參數(shù)的貫流式風(fēng)機(jī)的性能。

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6總結(jié)及展望

由于時(shí)間、能力有限，本文的研究還存在很＃待完善之處，后續(xù)研究工作可以在以下方面深入開(kāi)展：1．本文對(duì)收割機(jī)清選裝置進(jìn)行了流場(chǎng)數(shù)值棋擬分析，能很好的反應(yīng)作業(yè)過(guò)程中某一個(gè)時(shí)刻的氣流場(chǎng)分布倩況，但清選窒內(nèi)振動(dòng)篩在工作中處于一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)的過(guò)程，條件義許應(yīng)該做動(dòng)態(tài)的模擬或多工位的仿真對(duì)比。2．研究工作考慮了整體清選裝置氣流場(chǎng)的分布情況，但是數(shù)值模擬過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行谷物下落真實(shí)的仿真，后續(xù)可以運(yùn)用CFD－EMD賴以技術(shù)模擬清選裝置內(nèi)流固賴合情況下的振動(dòng)篩透篩過(guò)程。3對(duì)新型清選裝置進(jìn)行正交試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化氣流場(chǎng)分布，但是考慮的影響因素較少，后續(xù)需要加入更多的影響因素進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)來(lái)提高整體的氣流場(chǎng)性能，同時(shí)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)田間作業(yè)，根據(jù)不同收割王況進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)的修正，確保收割機(jī)高效李作業(yè)。4．設(shè)計(jì)了基于貫流式風(fēng)機(jī)的清選裝置，然后結(jié)合新型雙出風(fēng)口六風(fēng)道進(jìn)行組合開(kāi)發(fā)大瑕入量高效率的新型號(hào)的谷物聯(lián)合收割機(jī)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：61753