麻山药种植田沙壤土流动性离散元模型颗粒放尺效应

作者：郝建军; 龙思放; 李建昌; 马志凯; 赵晓顺; 赵建国; 李浩

来源：农业工程学报, 2020, 36(21): 56-64.

• 土壤
• 模型
• 颗粒放尺
• 沙壤土流动特性
• 标定试验

为简化麻山药-沙壤土复合体离散元模型,提高离散单元法在农业领域中的计算效率,以沙壤土为研究对象,在EDEM离散元软件中构建非球形颗粒,进行双目标参数标定试验,采用放大颗粒粒径方法,利用转鼓、坍塌与FT4流变仿真试验,从颗粒群动态堆积角、流动质量、流动速率以及能量等方面探究了颗粒放尺效应对颗粒群物理特性的影响。试验结果表明:干燥处理后的2 mm粒径沙壤土基质静态堆积角和动态堆积角平均值分别为32.16°和35.02°;与独立标定试验相比,双目标标定试验获得的仿真参数更具准确性与唯一性;在动态堆积角试验中,真实沙壤土颗粒在转鼓中所形成的动态堆积角随粒径和旋转速度的增大而减小,而在仿真试验中,转鼓转速相同情况下,非球形颗粒群在增大粒径的情况下所产生的动态休止角差异较小;坍塌试验中,不同粒径颗粒群在流动过程中的流动质量与平均流速变化趋势基本一致,但误差随粒径增大而增大;颗粒质量相同时,将粒径分别放大2倍及4倍,颗粒数量同比减少87.24%、98.92%,仿真时间明显缩短,计算效率显著提高;FT4流变试验表明,当放尺因子S为2时,阻力FV及其力矩T随时间变化的拟合曲线值约为原尺时的2倍,而当放尺因子S为4时,与原尺相比,拟合曲线斜率差异显著,相关性明显降低。研究结果可为构建沙壤土离散元放尺模型提供理论依据,同时也可为农业工程离散元放尺仿真计算提供一定参考。

• 单位
  河北农业大学; 机电工程学院