农业工程领域颗粒运动研究综述 (4)
时间:2016-03-18 11:46 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:马征 李耀明 徐立章 点击次数:
2.4耕作与种植机械领域
耕作与种植机械领域所涉及的散体颗粒大都是土壤颗粒和种子颗粒,该领域的研究手段也包含了理论分析、数值模拟和实测试验3类,其研究现状如下:
张锐等采用离散元模拟技术研究了推土板表面形态和切土角对土壤动态行为的影响,并通过引入并行约束表征土壤颗粒间液桥的粘性作用,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并使用离散元法从宏观和细观两个方面模拟分析了部件复杂表面对土壤产生的扰动行为。郑红波等分别研发了基于粒子系统的土壤颗粒群体运动可视化仿真软件,用于研究土壤颗粒结构及其凝聚动力学过程。刘国敏等应用离散元软件PFC2D建立了蚯蚓波纹体表与界面土壤颗粒之间的动态行为仿真模型,并对不同形态接触界面上的接触力场和接触颗粒数量进行了对比分析,指出了土壤颗粒对运动非光滑表面起降阻作用的条件。
付宏等采用超圆方程建立了复杂形状颗粒的二维离散元模型,并引入牛顿下山法建立了基于超圆方程的颗粒二维离散元计算方法,对一种精密排种器的排种工作过程进行了可靠的离散元仿真和分析。于建群等采用离散元法和自主研发的三维分析软件对型孔轮式排种器的工作过程进行了仿真,分析了大豆种子的运动轨迹。李中华等和刘贵林等在建立气流分配式排种器三维模型的基础上选择标准k卞模型和DPM模型分别对排种器内部的气相和固相进行了数值模拟,得到了排种器内气流场分布图和颗粒群的运动轨迹图,且与实际试验所得结果相一致65。赵立新等为提高气吸式播种机的吸种性能,在种盘振动近似为单频振动的情况下,通过理论分析指出了使种子颗粒产生向上抛掷运动的条件,并用试验对理论分析所得结果进行了验证。
2.5农业水土领域
农业水土领域的颗粒运动研究大都侧重于农业水利工程方面,研究多以理论推导和试验分析为主。
万兆惠通过试验研究了高含沙水流中粗颗粒泥沙的运动情况,得出了浑水水流中粗颗粒泥沙运动不同于清水流的一些特点。胡春宏等利用高速摄像技术,测量了不同容重、不同粒径的颗粒在不同水流条件下的运动轨迹,再通过理论推导的方式得到了颗粒的理论运动轨迹并与实测轨迹进行对比。时钟等引入声学技术,采用声散射器对河口近底细颗粒悬沙的运动进行了声散射观测。王殿常等使用改进过的颗粒示踪测速技术研究了明槽水流中的颗粒运动特性,得到了大量的颗粒运动轨迹并进行了分析[40。黄远东等在建立双向耦合液固两相流旋涡动力学模型的基础上,采用离散涡方法计算了非定常不稳定水流场,并采用Lagrange方法对颗粒运动进行了模拟。白玉川等根据泥沙颗粒运动过程的受力分析,在忽略颗粒旋转和紊动影像的条件下建立了泥沙颗粒跃移运动模型,并经数值求解分析了颗粒的运动机理。
2.6农业工程领域其他方面
赵杰文等运用概率的方法对农业物料流化床中颗粒之间的碰撞作用进行了描述,以此为基础建立了床中颗粒沿铅垂方向偏析运动的随机微分方程3。刘传平等以小麦颗粒为例,基于“拟流体”思想,根据非牛顿流体理论求得颗粒流粘性的本构关系,并通过分析小麦颗粒在斜槽中流动稳定后的静态图像验证了理论分析所得的颗粒流本构关系方程的正确性1。王娜娜等采用PIV技术在微负压条件下对玉米秸粉和陶瓷球混合颗粒在竖直管内的运动规律进行了研究。吴培龙等基于单颗粒物料的圆周运动和抛射运动分析推导出了物料颗粒在滚筒式干燥机内的停留时间。李春阳通过理论推导和CFD数值模拟手段研究分析了饲草旋风分离器中偏移速度对饲草颗粒运动轨迹的影响。
3国外农业工程领域颗粒运动研究概况
文献检索表明,近年来国外学术界有关颗粒运动的研究工作比较活跃,相关报道较多,但多数涉及的是物料输运、化工制药和矿物加工等领域,而涉及农业工程领域的研究报道却不多见。因此,本文不加细分地将近年来国外在本领域颗粒运动的研究情况进行概述。
Harral等对使用引导洗漆器(bootscrubber)后的空气介质颗粒浓度和沉降数目进行了测试,并将测试结果与采用两种预测模型进行的数值模拟结果进行了对比,对比结果吻合良好。Alham
dan等基于流体介质的能量平衡原理和球形空间中热传导的解析方法提出了一种用于测试保持管(aholdingtube)中大量颗粒流的平均体积热交换系数测试方法,并以颗粒浓度、颗粒流速率和初始温度为考察条件进行了测试与分析。Deepa等采用改进的颗粒群优化算法对一个线性时不变多变量离散系统进行了建模与分析,该算法被有效地构造一个低阶系统用于反映高阶系统的本质特性。Depypere等在实验室环境下采用发射电子颗粒跟踪技术(PEPT)对锥形流化床内颗粒的运动过程进行了可视化研究和量化分析,证明了该技术能成功地用于锥形流化床中颗粒运动特性的研究。
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