基于CFD-DEM的排肥用波纹管结构优化设计与试验

张一帆, 何瑞银, 段庆飞, 徐勇

浙江农业学报. 2023, 35(01): 191-201

浙江农业学报 ›› 2023, Vol. 35 ›› Issue (01) : 191-201.

基于CFD-DEM的排肥用波纹管结构优化设计与试验

  • 张一帆, 何瑞银, 段庆飞, 徐勇
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摘要

为探究波纹管结构参数与输送均匀性的关系，获得最优参数组合以提高气力排肥均匀性。本文基于CFD-DEM耦合仿真技术构建了以排肥均匀性变异系数为响应值的二次响应面模型，在单因素试验的基础上采用BDD法研究了波纹管幅宽、波纹间距和波长之间交互作用对排肥均匀性的影响，并获得了波纹管的最佳参数组合，最后进行台架试验对仿真模型与优化结果进行验证。仿真试验结果表明，排肥均匀性变异系数随波长、幅宽、波纹间距的增加先减小后增加，波纹管结构参数对排肥均匀性的影响显著性顺序为幅宽>波长>波纹间距。波纹管最优结构参数为波长18.103 mm,波纹间距12.158 mm,幅宽8.863 mm,此时排肥均匀性变异系数为7.5%。单因素台架试验中尿素颗粒仿真预测值与台架实际值变化趋势一致，数值基本重合，最优参数组合波纹管排肥均匀性变异系数与仿真试验预测值相对误差的均值为5.84%,说明仿真模型精确可靠。复合肥颗粒变化趋势与尿素颗粒基本一致，说明仿真模型具有普适性。本研究可为波纹管的使用与优化提供参考。

关键词

波纹管 / 响应面 / 仿真试验 / 结构优化 / 排肥均匀性

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张一帆, 何瑞银, 段庆飞, 徐勇. 基于CFD-DEM的排肥用波纹管结构优化设计与试验. 浙江农业学报. 2023, 35(01): 191-201

基金

国家重点研发计划(2016YFD0300908); 江苏省农业科技自主创新资金(CX(19)2012)

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