气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究

现有的常规稻精密播种器仅仅能满足常规水稻需要的播量要求,即3～5粒/穴(取秧面积)、合格率>85%,难以满足超级稻播种2±1粒/穴(取秧面积)的精准要求。本文在研究了国内外水稻精密播种设备的工作原理及气吸式播种器等相关理论的基础上,结合超级稻机械化种植的农艺要求,采用振动模态理论、两相流仿真分析、高速摄像和试验研究相结合的方法,进行了气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基础理论及试验研究。首先,进行了超级稻种子流动特性和力学特性的试验研究。接着,在对气吸滚筒式播种器的充种区和携种区进行动力学分析的基础上,采用均匀设计方法对播种器进行了吸种性能试验和参数优化研究;首次采用计算流体力学FLUENT软件中的Euler-Lagrange两相流计算方法及雷诺应力(RSM)模型,建立了双层气吸式滚筒气室流体的湍流数学模型与物理模型,对滚筒气室的整体流场进行了数值模拟,分析了影响流场的因素;首次采用振动模态理论对超级稻种子在振动和气力作用下的充填机理进行了研究;应用高速摄像技术对吸种过程吸附瞬间进行了全面研究。最后,在上述研究的基础上,利用振动和气吸原理,采用振动除杂种盘供种和双层气吸滚筒吸种的组合方式,研制了一种振动供种和气力吸种相结合的超级稻精密育秧播种器,实现了播种的精确控制,其吸种精度达到了超级稻秧盘育秧精密吸种的技术指标要求(生产率大于450盘/小时、2±1粒/穴、播种合格率大于85%,空穴率小于3%),适用于超级稻秧盘育秧的高精度播种需要。