本网讯 近日我校工学院李兆东副教授课题组在期刊《Computers and Electronics in Agriculture》（中科院1区TOP，IF=7.7）发表题为“Research on the impact of wheat seed collisions on the distribution performance of an Air-Assisted centralized distribution device based on CFD-DEM numerical simulation”的研究论文。该研究基于CFD-DEM耦合仿真技术和区域划分方法揭示了小麦集排气送式排种器分种装置内种子碰撞频率对分种性能影响规律。
小麦是我国重要的粮食作物，在我国粮食生产、粮食安全和居民消费中具有重要地位。播种技术是影响小麦产量的关键因素之一，2021年我国小麦机播水平已高达93.48%，领先于其它主要粮食作物（中国国家统计局2021）。然而，随着我国土地流转率的提高，耕地规模逐渐增大，种植户对高速播种机的需求日益增加。小麦播种机按排种原理主要分为机械式和气送式，其中气送式排种器采用“机械定量供种+气流分配成行”的工作原理，因其具有排种速度快、不伤种等优点得到应用广泛。为提升气送式播种机作业性能，国内外学者对气送式排种器进行了广泛的研究，但对于其核心部件—分种装置内种子碰撞对分种均匀性影响规律研究甚少，对于分种装置的优化设计方向不明。
基于以上问题，该研究采用CFD-EDM耦合数值模拟技术研究了种子碰撞对分种性能的影响。根据种子是否完成分配，将分种装置分为区域1(完成分配前)和区域2(完成分配后)。研究了在不同结构参数和运行参数下，分种装置各区域种子与管壁、种子之间的碰撞频率对分种性能的影响。结果显示，区域1种壁碰撞频率与各行排量一致性变异系数之间存在很强的负相关关系，而区域1种壁碰撞频率与单行种子均匀性变异系数之间存在很强的正相关关系。随后，该研究结合种子颗粒运动轨迹和气流速度云图数据，对分配装置的工作机理进行了分析和讨论。通过台架试验验证了数值模拟的准确性，确定了分种装置较优工作参数范围。研究结果对提高对种子分配过程的认识，明确小麦气送式排种器的优化设计具有指导意义。
安徽农业大学工学院李兆东副教授为论文第一作者，陈永新教授为论文通讯作者，该研究受到国家重点研发计划子课题：砂姜黑土水肥耦合精准调控技术与产品研发及应用（2023YFD1901003-3）、安徽省重点研发与开发计划项目：智能电驱气力式小麦精量播种机研发与产业化（2023n06020046）等项目资助，安徽农业大学为该研究第一作者单位和通讯作者单位。（文/图/李兆东 编辑/陈鑫诚 审核/张国学）
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.109241
