基于EDEM-Fluent的残膜与杂质悬浮分离仿真与试验

作者：靳伟; 张学军^*; 丁幼春; 白圣贺; 刘伟鹏; 周鑫城

来源：农业机械学报, 2022, 53(04): 89-98.

• 残膜混合物
• 气固耦合
• 悬浮分离

基于残膜与土壤、秸秆等杂质在密度、悬浮速度、流动特性等方面的差异，提出了一种基于EDEM-Fluent耦合的残膜与杂质悬浮分离方法。阐述了3种残膜与棉花秸秆、土壤混合物悬浮分离速度测定法，即理论计算法、仿真分析法和台架试验测定法，利用3种方法分别测定残膜悬浮分离速度。利用EDEM-Fluent耦合的方法模拟残膜与杂质悬浮分离的过程，3种残膜混合物料中土壤和秸秆总质量占比分别为40%(其中土壤占30%)、60%(其中土壤占50%)和80%(其中土壤占70%)时，残膜悬浮速度仿真值为4.77～5.83 m/s、4.89～6.46 m/s和5.31～7.40 m/s; 3种残膜混合物悬浮分离速度台架测定试验值为4.67～5.77 m/s、4.88～6.37 m/s和5.29～7.22 m/s。残膜悬浮速度仿真值与台架试验值之间的相对误差为0.77%～4.79%,验证了基于EDEM-Fluent耦合法测定残膜混合物悬浮分离速度的可行性。混合物中杂质改变了残膜的形变量和运动特性，从而影响残膜的悬浮速度和位置；为了使仿真结果更加接近试验数值，残膜悬浮分离速度仿真值的下限值与台架试验的下限值相差较大，所以选取仿真与台架试验结果的下限值计算修正系数，残膜悬浮分离速度修正系数的均值为0.95。通过田间试验可得，实现残膜与杂质分离、残膜回收的最佳风速为5～7 m/s,此时残膜含杂率均值为20.47%、回收率均值为83.62%。

• 单位
  新疆农业大学; 华中农业大学; 中国农业机械化科学研究院; 机电工程学院