降雨强度和单宽流量与地表粗糙度交互作用下坡面流阻力特征   总被引：3，自引：7，他引：3  

杨坪坪  王云琦  张会兰  王玉杰 《农业工程学报》2018,34(6):145-151

为探明降雨和地表颗粒共同影响下的坡面流阻力变化特征及形成机理,在15?定床条件下,分别研究了4个粗糙度(0.009,0.18,0.25,0.425 mm)和4个降雨强度(0,60,90,120 mm/h)在9个单宽流量(0.397~2.049L/(m·s))冲刷下的坡面流流速、流态指数、阻力系数、雷诺数等水动力学参数间的关系及变化特征。结果表明:1)坡面流流速与粗糙度呈反比,与降雨强度呈正比。流态指数m的计算结果显示(m0.5),坡面水流能量主要转化为动能形式;2)试验条件下,雷诺数变化范围为300~2 300,达西阻力系数变化范围为0~3.0,颗粒阻力和降雨阻力皆随着雷诺数的增加而减少,随着水深的增加,降雨对坡面流施加的影响逐渐减小。坡面总阻力系数与粗糙度成正比,与雷诺数和雨强成反比,降雨具有"减阻"效果;3)计算降雨阻力与颗粒阻力线性叠加值与坡面流总阻力的差异,结果表明坡面流总阻力大于线性叠加的结果,t检验结果显示差异显著(sig.0.0030.05),表明将坡面流阻力分量线性叠加计算坡面流总阻力的方法具有一定局限性;进一步构建降雨及地表颗粒影响下的坡面流阻力通式,具有良好的模拟效果。研究成果为深入探明坡面流阻力形成机理和构建坡面侵蚀模型提供科学依据。  相似文献   

基于LS-DYNA三七挖掘铲仿真分析及试验     

解开婷  张兆国  王一驰  唐金鑫  余小兰 《东北农业大学学报》2021,52(5):79-88

为解决三七收获过程中挖掘阻力过大问题,需深入研究挖掘铲三向阻力变化规律.采用Mohr-Coulomb屈服准则构建土壤有限元模型,建立挖掘铲力学模型,设计挖掘铲参数.运用LS-DYNA获取挖掘铲作用过程中三向阻力与土壤破碎形态开展土槽试验,以此验证仿真结果.结果表明,挖掘铲作业过程中X向阻力最大;Y向阻力与挖掘距离正相关...  相似文献   

含植被坡面水动力学特性的实验研究     

谢艳  朱崇林  雷孝章 《中国农村水利水电》2021,(2):18-23

基于水槽试验,系统的研究了在5种流量、3种植被组合和3种覆盖密度情况下的坡面流的水力参数、水力因子间的关系和阻力规律.结果表明,坡面流一般为湍流,植被的存在增强了坡面流的湍流强度.平均流速与单宽流量幂函数相关,且拟合结果良好.柔性植被对流速的减缓作用大于刚性植被.柔性植被坡面和刚性植被坡面的阻力系数均随雷诺数的增加呈幂...  相似文献   

基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

王东伟  王家胜  尚书旗 《农业机械学报》2020,51(S1):267-272

为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响,设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2MPa条件的室内土槽系统中,在挖掘深度150mm、前进速度0.15~1.00m/s、振动频率2~20Hz的因素条件下,利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明,振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力,其降阻率先随着振动频率增大而增大,在2~20Hz频率段,前后方向振动和垂向振动振幅分别为13mm和10mm时,其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10~14Hz后增长速度变缓,表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关,当振动速度小于前进速度时,降阻率比较小,随着振动频率增加而缓慢增大;当振动速度大于前进速度后,在对应的频率点其降阻率会迅速上升,之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入,两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少,在振动频率低于10Hz下,耗能比范围在1~1.07,但超过10Hz后,耗能比会随着振动频率增大以较快速度增加。振幅的增大能够使土壤挖掘阻力获得一定的降低,但同时振动挖掘耗能有较大的增加。  相似文献   

基于MCR-ANN-CA模型的包头市生态用地演变模拟   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘建华  张启斌  YANG Di  岳德鹏  于强  杨斓 《农业机械学报》2019,50(2):187-194

以内蒙古自治区包头市为研究区,耦合最小累积阻力(MCR)模型、人工神经网络(ANN)和元胞自动机(CA)构建MCR-ANN-CA模型。利用MCR模型量化包头市各用地类型演变为生态用地时的阻力,构建CA适宜性规则;利用ANN模型提取CA邻域转换规则,基于包头市2006、2011年土地利用数据及归一化植被指数(NDVI)、高程、坡度、水体距离、人口密度多项数据,对2016年生态用地演变情景进行模拟,以2016年实际生态用地分布为参照,将该模型模拟结果与CA-Markov模型的模拟结果进行对比(以2016年实际景观分布为参照),结果显示,两种模型模拟结果的卡帕一致性指数(Kappa index of agreement,KIA)分别为0. 89和0. 87,相对误差分别为3. 10%和5. 31%,MCR-ANN-CA模型显示了较高的模拟精度。  相似文献   

基于鼹鼠多趾结构特征的仿生切土刀片设计与试验   总被引：3，自引：0，他引：3  

杨玉婉  佟金  马云海  李默  蒋啸虎  李金光 《农业机械学报》2018,49(12):122-128

为降低土壤耕作阻力,分析了鼹鼠前肢手掌的多趾组合结构特征,得到鼹鼠多趾组合结构是一种多窄齿组合结构,且相邻齿间间距可调整,最终确定了多趾组合结构的数学模型。基于该模型,设计了具有仿生结构特征的切土刀片。通过土槽试验,采用四因素三水平的二次正交回归试验方法,分析仿生结构元素m和n、土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响,得到土壤含水率和切土倾角对水平阻力的影响更显著,最优仿生结构元素m为5、n为1.75。通过比较传统和仿生刀片在切土倾角10°~90°和土壤含水率10%~30%下的水平阻力,得到仿生几何结构对刀片切土的临界倾角无显著影响,但土壤含水率对其有显著影响：当土壤含水率为10%和20%时,临界倾角均为30°左右;当土壤含水率为30%时,临界倾角均在40°~50°之间。然而,仿生几何结构对刀片所受的水平阻力有显著影响,在相同的土壤含水率下,仿生刀片的水平阻力总小于传统刀片的水平阻力：当土壤含水率为10%、20%、30%时,仿生刀片的水平阻力分别减小11.48%~39.16%、17.81%~28.00%和11.19%~33.26%。此外,水平阻力的变化与土壤内聚力具有极大的相关性,研究表明土壤含水率为10%~20%时,仿生刀片具有更好的切土性能。  相似文献   

考虑分段土壤作用力的振动减阻分析   总被引：4，自引：0，他引：4  

辛丽丽  李传琦  梁继辉  邢作常 《农业机械学报》2014,45(2):136-140

振动载荷作用下耕作土壤作用力复杂多变,为研究入土角、振幅、振频对土壤作用力、牵引阻力的影响,将耕作土壤视为粘弹性材料,根据深松铲对土壤进行切削、提升、再切削,建立考虑分段土壤作用力的振动深松机-土壤系统的力学模型,采用渐近法与数值积分求解分析该模型,分析表明入土角为45°、振幅为0.001 m、振频为10 Hz时,土壤作用力较小。利用振动深松机进行试验研究,试验数据与仿真数据对比,验证了模型的正确性。试验结果进一步表明利用振动可以减小土壤作用力,降低拖拉机牵引阻力,提高土壤深松质量。  相似文献   

干燥机粮层通风阻力特性数值模拟与试验   总被引：3，自引：0，他引：3  

张烨  李长友  马兴灶  李建民  邹湘军  王润发 《农业机械学报》2014,45(7):216-221

粮层内部通风阻力特性是影响干燥均匀性和能量损耗的关键因素之一。针对传统的经验公式存在精度偏低、未考虑粮层多孔介质的复杂变化因素和非线性的不确定性问题,基于传统的Ergun模型进行了压力损失因素分析;在通风阻力试验平台测定试验数据,通过探索性分析方法对风速进行分段,引入误差影响因子λ,导出了一种新的基于多孔介质Ergun的稻谷变层压力场模型;给出了优化阻力特性曲线,构建了变层阻力与层厚的数学关系。试验结果证实,风速小于0.2m/s时,λ取值为1;风速在0.2~0.4m/s范围内时,λ取值为0.89;风速在0.4~0.6m/s范围内时,λ取值为0.79。  相似文献   

坡面流格子Boltzmann方法与Preissmann隐式差分法模拟     

张小娜  冯杰  张东辉  刘宁宁 《农业机械学报》2014,45(10):132-139

以D1Q5速度模型为例,时间多尺度分析为手段通过待定系数法来确定平衡态分布函数,将格子Boltzmann方法应用于坡面流运动方程;通过理想算例,以解析解为标准,比较了格子Boltzmann方法与应用广泛的Preissmann4点隐式差分法的计算精度。研究表明,对于模拟坡脚断面水深和单宽流量过程,格子Boltzmann方法的D1Q5模型的计算精度高于Preissmann 4点隐式差分法,尤其在退水阶段。对于达到平衡时间之前的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型的计算精度也高于Preissmann 4点隐式差分法。但对于达到平衡时间之后的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型在x=1 m点上出现了较大的相对误差,计算精度逊于Preissmann 4点隐式差分法。将格子Boltzmann方法应用于坡面流运动时,弛豫时间选择范围以[1,1.2]s为宜。  相似文献   

基于振动机理的马铃薯挖掘机的试验研究     

李紫辉  杨颖  尚琴琴  王英博  吕金庆 《农机化研究》2016,(9):186-190

为解决西南地区、部分北方及中原地区马铃薯机械化收获问题,结合国内马铃薯的种植模式和农艺要求,对单行振动式马铃薯挖掘机进行了试验研究。以马铃薯挖掘机的前进速度、挖掘深度、振动频率为试验因素,以机具的牵引阻力为试验指标,进行正交试验。结果表明:牵引阻力最小时的参数组合为挖掘深度139~1 5 5 mm,振动频率1 3~1 4 Hz,前进速度2.5~3 km/h;在此条件下进行验证试验,此时平均牵引阻力为9 5 6.6 N,该机具在有振动条件下的牵引阻力较无振动时降低36.2%;田间收获试验的明薯率和伤薯率分别为97.20%和3.5 2%,符合相关标准要求。该研究为小地块和复杂耕地条件的马铃薯机械化收获问题提供了解决方案,为小型马铃薯挖掘机的深入研究提供了参考。  相似文献