大豆种子与土壤的碰撞过程试验研究与仿真分析

本文以大豆种子和东北壤土为研究对象,测试了土壤的物理力学特性,通过高速摄像技术对大豆与土壤碰撞过程进行分析,在排种性能试验台进行播种试验,并采用离散元软件对播种过程进行仿真分析,将仿真结果与试验结果进行对比。为应用离散元法分析大豆种子与土壤碰撞后的弹跳滚动位移提供一种新思路。本文的主要工作如下。(1)测定了土壤颗粒的物理力学参数,参数包括土壤粒度分布、土壤含水率、土壤颗粒密度、摩擦系数等,并根据显微镜观察的土壤颗粒形状对土壤颗粒进行建模。为建立土壤颗粒模型及大豆种子与土壤碰撞过程的离散元仿真分析中参数的选择提供依据。(2)应用高速摄像技术对大豆种子与土壤的碰撞过程进行分析,通过改变土壤含水率,大豆种子下落高度,接触斜面角度,土壤粒度这四个因素,考察不同因素对大豆种子与土壤之间碰撞恢复系数的影响。应用离散元软件EDEM对斜碰试验仿真分析,通过试验与仿真结果的对比,修正了大豆种子与土壤之间的碰撞恢复系数。(3)以排种性能试验台为试验设备,对大豆种子在播种过程中与土壤的碰撞过程进行了台架试验,通过改变土壤含水率、投种高度、传送带速度、排种轴转速这四个因素,考察不同因素对大豆种子触土后弹跳滚动位移的影响。建立了排种器和大豆颗粒的三维离散元分析模型,并应用离散元分析软件EDEM对整个播种过程进行了计算机仿真,将仿真结果与台架试验结果进行对比分析,试验与仿真结果误差为10%左右,验证仿真分析的可行性,为应用离散元法研究大豆种子与土壤碰撞后的弹跳滚动位移提供一种新思路。