水稻无人机撒肥系统设计与试验   总被引：3，自引：0，他引：3  

任万军  吴振元  李蒙良  雷小龙  朱世林  陈勇 《农业机械学报》2021,52(3):88-98

针对水稻穗肥撒施效率和机械化程度低的问题,为提高无人机撒肥均匀性,基于多旋翼无人机平台设计了一种水稻撒肥系统,确定了离心盘、流量调节装置等主要结构参数,同时应用EDEM软件仿真分析了离心盘转速、落入位置角、肥料流量、无人机飞行速度和飞行姿态对肥料分布的影响。试验表明:肥料分布呈同心圆时,撒肥有利于幅宽边界确定;幅宽随着离心盘转速的增加而增大,肥料分布峰值随流量增大由左侧逐渐变为右侧;撒肥均匀性随流量增加呈先增、后减的趋势,无人机俯仰角与横滚倾斜角对肥料分布均有影响,俯仰造成肥料向中部堆积,横滚使肥料向单侧堆积。肥料流量、无人机飞行速度和离心盘转速与落入位置角均存在交互作用,对撒肥均匀性有显著影响。当落入位置角为40°、离心盘转速为1 100 r/min、肥料流量为3 460颗/s、飞行速度为5 m/s时,撒肥性能最佳,此时变异系数为8.86%。田间试验结果表明,无人机施肥效率约为人工施肥的12.5倍。本研究为水稻穗肥的机械化施用提供了解决方案,可为水稻穗肥的无人机撒肥系统设计提供参考。  相似文献   

离散元法在农业工程研究中的应用现状和展望   总被引：11，自引：0，他引：11  

曾智伟  马旭  曹秀龙  李泽华  王曦成 《农业机械学报》2021,52(4):1-20

现代农业装备数字化设计是农业工程领域的主要研究方向之一,农业机械与各类农业物料的接触作用及其对农业机械设计工作的影响是现代农业装备数字化设计重要内容和难点。离散元法是一种基于不连续性假设的计算机数值模拟方法。研究表明,离散元法可以用于仿真分析农业散体物料与机械装备间的相互作用关系,为现代农业装备数字化设计提供了新手段,在农业工程领域具有良好的应用前景。本文对离散元法的基本概念、发展历程及常见程序软件进行了概述,归纳分析了离散元法在模拟农业土壤与农业物料接触时的模型确定及其参数标定方法,重点阐述了各作业环节典型农业机械的离散元法应用现状和发展动态。对基于离散元的数值模拟仿真及其工业化应用推广所面临的主要问题进行了分析和总结,指出通用参数标定方法缺失和模型过度简化是离散元法进一步发展的制约因素,加强接触模型和参数标定的基础研究工作,推动专业、通用的软件平台开发,提高计算机计算和存储能力及改进离散元算法结构,从而提升模型计算效率将是今后的研究方向和工作重点。  相似文献   

犁铧式马铃薯中耕机培土装置设计与试验     

吕金庆  刘齐卉  李紫辉  李季成  刘中原 《农业机械学报》2021,52(7):71-82

针对砂壤土条件下马铃薯中耕机作业效率低、培土效果不佳等问题,设计了一种犁铧式马铃薯中耕机。阐述了该机整体结构及工作原理,阐明了犁体曲面成形原理,采用水平元线法并结合马铃薯中耕作业要求以及动力学分析确定了影响培土犁作业效果的犁体结构参数及其取值范围。基于EDEM离散元仿真技术,建立了部件-土壤仿真模型,以培土高度、土壤破碎率为试验指标,以导曲线上端切线夹角、初始元线角、元线角差值为试验因素,进行了二次正交旋转回归仿真试验。在仿真试验基础上进行了田间试验,结果表明,所设计的犁铧式马铃薯中耕机碎土率为94.7%、培土高度为8.4cm、作业深度为13.6cm,根深稳定性系数为92.1%,油耗为14.6kg/hm2,明显优于锄铲式马铃薯中耕机的作业效率及作业效果,满足马铃薯中耕机作业要求。  相似文献   

基于离散元法的油莎豆降阻挖掘装置设计与试验   总被引：1，自引：0，他引：1  

何晓宁  张学军  赵壮  尚书旗  王东伟  袁小伟 《农业机械学报》2021,52(12):124-133

目前油莎豆机械化收获方式以正旋旋耕挖掘为主,但工作过程中存在工作阻力大、碎土率低、埋果率高等问题,本文针对油莎豆旋耕挖掘方式进行反旋运动学分析,建立了旋耕刀与油莎豆团聚体离散元模型,结合EDEM进行挖掘过程离散元仿真试验,确定影响旋耕刀工作阻力和刀轴扭矩的结构参数和取值范围,利用Design-Expert进行试验优化与回归分析,确定旋耕刀的最佳结构参数为：弯折角130°、工作幅宽45mm,在相同参数设置下与正旋旋耕方式进行对比试验,工作阻力降低了8.6%,刀轴扭矩降低了5.9%,证明反旋挖掘具有降阻作用。为检验优化设计的旋耕刀作业性能,以埋果率和土壤破碎率作为试验指标进行对比试验,结果表明：反旋作业方式埋果率1.07%,土壤破碎率93.48%,与标准旋耕刀相比,新型旋耕刀油莎豆块茎埋果率减低了1.2个百分点,土壤破碎率提高了1.3个百分点。  相似文献   

秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈桂斌  卢彩云  何进  王超  王秀红  王庆杰 《农业机械学报》2021,52(10):16-27

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行Box-Behnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3km/h、开沟深度为290mm、螺旋器转速为1000r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。  相似文献   

基于Plackett-Burman试验设计与响应面法优化玉米秸秆离散元模型   总被引：1，自引：0，他引：1  

朱惠斌  钱诚  白丽珍  李慧  牟丹磊  李骏杰 《中国农业大学学报》2021,26(12):221-231

为了减小免耕播种机防堵装置数值模拟的误差,结合物理试验与仿真试验进行玉米秸秆离散元参数的标定。基于Hertz-Mindlin with bonding 接触模型建立了玉米秸秆离散元模型,以物理试验与仿真试验中临界载荷的相对误差为试验指标进行仿真单轴压缩试验;采用Plackett-Burman试验筛选出具有显著性影响的试验因素;采用Box-Behnken响应面法对玉米秸秆离散元模型进行优化。试验结果表明:接触半径和单位面积切向刚度对试验指标影响极显著(P<0.01),单位面积法向刚度对试验指标影响显著(0.01<P<0.05);玉米秸秆的最优离散元参数为,接触半径1.2 mm、单位面积法向刚度9.361×10⁷ N/m³、单位面积切向刚度9.845×10⁷ N/m³,在此条件下,仿真压缩试验的临界载荷为950.2 N,与物理试验值935.4 N的相对误差为1.58%,验证了参数的可靠性。标定的玉米秸秆离散元模型可用于免耕播种机防堵装置的数值模拟,为防堵装置结构优化改进提供了依据。  相似文献   

SWAT模型子流域划分引起的土地利用变化对径流和输沙模拟结果的影响     

钟小敏      钟科元  高怡婷  李煜连  涂浙  黄莉  帅红   《水土保持研究》2022,29(6):52-58

为揭示水文模型计算单元划分引起的土地利用变化对模拟结果的影响,采用SWAT模型,通过设置11种子流域阈值情景(4 000,3 200,2 000,1 500,1 100,800,400,200,100,50,25 hm²),并保持地形和土壤数据不变,定量分析了子流域划分引起的土地利用空间离散化对径流输沙模拟结果的影响。结果表明:(1)随着子流域数量的增加,流域内土地利用中面积最大的林地呈先增加后减少趋势,所有情景下林地面积均高于实际林地面积; 而随着土地利用离散程度的增加耕地面积呈减少趋势,水域、草地和建设用地面积则呈增加趋势并逐渐接近实际面积;(2)土地利用空间离散化导致年均径流量(1.85%)和输沙量(65.84%)减少,且对输沙量影响更显著;(3)土地利用空间离散化造成洪水过程和输沙峰值显著降低,并导致年最大1 d、连续最大5 d和连续最大7 d输沙量显著下降(p<0.01)。综上所述,SWAT模型不同子流域划分显著改变了流域土地利用分布,进而引起径流输沙有关参数变化,最终导致径流和输沙模拟结果的变化。  相似文献   

基于离散元法的茶园仿生铲减阻性能研究     

姜嘉胤  董春旺  倪益华  徐家俊  李杨  马蓉 《茶叶科学》2022,42(6):791-805

针对茶园土壤板结较为严重、行距小、耕作阻力大且易使耕作机构发生缠绕等问题,提出了一种基于离散元法的仿生铲,并对其进行减阻性能研究。使用离散元仿真与试验结合的方法对茶园板结土壤的物理参数进行测量。以鼹鼠爪趾为原型,结合其挖掘动作,设计出基于四杆机构的耕作机构,并使用离散元的方法研究鼹鼠爪趾的趾尖、趾廓及两者复合的仿生特征的减阻效果。离散元仿真结果表明,在各个耕作条件下,趾尖仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为1.72%~5.04%和1.58%~4.84%,趾廓仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为34.06%~39.29%和29.02%~34.73%,复合仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为36.61%~42.06%和30.84%~38.15%,说明趾尖和趾廓两个仿生特征的减阻效果在一定程度上可以叠加,复合后的仿生特征有更好的减阻效果。  相似文献   

Characterizing Constituents of Sediment Phosphorus Fractionation in a Freshwater Shallow Lake System     

XiaoPU  ;JingXIE  ;HongguangCHENG  ;ShengtianYANG  ;LuLU 《农业科学与技术》2014,(8):1380-1383

[Objective] This study aimed to characterize constituents of phosphorus(P)fractionation as well as reciprocities among factors in sediments of a freshwater shallow lake. [Method] Surface sediment was discretely sampled at 24 sites through Van Veen grabs. Based on a modified sequential extraction scheme, P fractionation was determined as Fe/Al bound P(Fe/Al-P), Ca bound P(Ca-P), solute and reductive P(S/R-P) and organic P(OP). Curve estimation and Pearson product-moment correlation were employed for statistical analysis. [Result] Total P(TP) content ranged from 443 to 774 mg/kg. Inorganic P(IP) was the major component of TP,of which Ca-P was dominated with an average of 51%±9.7%. Average contents of P fractionation were in the following order: Ca-P(51%) OP(29%) S/R-P(8%) Fe/Al-P(7%). The molar ratio of Fe to P was 11- 20, close to the threshold value of P leaching. [Conclusion] In freshwater shallow lakes, IP and Ca-P were prone to be relatively high, whereas Fe/Al-P was low compared with deep lakes. Occurrence of spatially monotonic gradient indicated the primary causation of anthropogenic sources. Imminent sediment P liberation was also expected. Close associations among TP, Fe/Al-P and Ca-P, implying that anthropogenic P was mainly bound to metals in particulates. Significant correlations of TOC and P fractionation highlighted endogenous mechanism and authigenic origin in sediments.  相似文献   

基于储油罐变位识别的数学模型研究     

张星星  胡沛  王振凯 《西南大学学报(自然科学版)》2014,36(5)

地下储油罐变位影响罐容表正常标定．针对罐内油位高度的不同工况,基于微元法思想建立了储油罐变位识别的数学模型,并利用最小二乘法原理,结合MATLAB软件,计算出变位参数α＝2.12°,β＝4.06°,实现了罐容表的准确标定．通过模型分析,表明该模型是合理的,稳定性较好,且对罐容表的标定比现有数学模型更为准确,可在类似形体中推广应用．  相似文献