基于CFD-EDM耦合的气吸式红枣捡拾机气力输送装置仿真分析

张凤奎, 张宏, 兰海鹏, 于福锋, 李忠杰, 李平

(塔里木大学机械电气化工程学院, 新疆维吾尔自治区普通高等学校现代 农业重点实验室, 新疆 阿拉尔 843300)

红枣种类繁多，产量逐年攀升。红枣收获作业分为打枣、拾枣和杂质分选三部分，整个作业过程劳动强度大、耗时长且与其他作物收获期重叠，从而造成生产成本增加、作业效率低下和雇工难、雇工贵等问题，实现红枣机械化收获可解决上述难题。目前红枣机械化收获装备以气吸式红枣捡拾机械的研究为主[1-6]。气吸式红枣捡拾机具有适应性强、通过性好和体积小等特点，其气力输送装置是影响其工作效率和损耗的关键装置。

随着离散单元法(discrete element method)和计算流体动力学(computational fluid dynamics)的发展，模拟技术已成为研究多相流和结构优化的重要工具[7-14]。基于CFD-EDM气固耦合的试验方法广泛用于研究颗粒与颗粒间及颗粒与壳体间的运动状态及气流场的特征[15-16]。该方法也在农业工程领域被用于研究颗粒在气流场的分布及优化工作参数等方面[17-19]，如小浆果采收、谷物分选和玉米播种器优化等[20-22]。工作参数优化主要针对关键部件的结构和运行参数，通过优化进而提高机械装备作业效率。气吸式红枣捡拾机的气力输送装置包括输送管路和清选箱两部分，因红枣在气力输送过程中形成的气固两相流较复杂，同时清选箱箱体的结构对该机作业效果产生较大影响，故本文利用CFD-EDM气固耦合试验法对该机的气力输送装置进行仿真分析，以期获得红枣在输送过程中的运动特性、流场分布特性与清选箱箱体结构参数之间的关系。……