Опубликовано 2 часа назад

Как повысить стабильность подачи удобрений: оптимизация конструкции узла подачи с использованием CFD-DEM

Подающее устройство, являющееся критически важным компонентом пневматических машин для транспортировки и распределения удобрений при возделывании хлопка, существенно влияет на качество хлопка и урожайность. В данном исследовании, направленном на устранение недостатков традиционных подающих устройств (а именно низкой стабильности подачи и недостаточной равномерности смешивания воздуха с удобрениями), представлена новая конструкция, включающая в себя лопатки направляющей камеры. На основе конструктивных принципов пневматического распределения удобрений и теории вихревой подачи была разработана новая конструкция подающего устройства, и для моделирования ее рабочего процесса использовалась связанная модель CFD-DEM.

Для оптимизации ключевых конструктивных параметров применялся метод поверхностей отклика с целью повышения как равномерности смешивания воздуха с удобрениями, так и стабильности подачи удобрений. Оптимизированная конструкция включает две направляющие лопатки, угол сужения выпускного отверстия для удобрений 23,2° и восемь канавок. Валидация с помощью моделирования подтвердила надежность модели: расхождение между смоделированными и прогнозируемыми значениями составило менее 5%. Экспериментальная проверка на пневматическом испытательном стенде для внесения удобрений также подтвердила эффективность оптимизации, что обеспечило коэффициент вариации стабильности работы подающего устройства 13,30% и коэффициент вариации распределения удобрений по рукавам системы 3,96%, что удовлетворяет практическим эксплуатационным требованиям. После оптимизации стабильность и равномерность подачи удобрений подающим устройством были значительно улучшены. Оптимизированная конструкция подающего устройства позволяет эффективно повысить стабильность и равномерность смешивания воздуха с удобрениями в пневматических машинах для внесения удобрений при возделывании хлопка, предоставляя ценную теоретическую и техническую поддержку для оптимизации их конструкции и повышения производительности.

Применение пневматической технологии транспортировки в сельском хозяйстве, особенно в системах распределения удобрений, в последние годы демонстрирует заметную тенденцию к росту [1,2,3]. Благодаря преимуществу, заключающемуся в возможности пневматической транспортировки удобрений к нескольким точкам внесения, комбинированная пневматическая сеялка-удобритель стала важным направлением развития тукоразбрасывающей техники в сельском хозяйстве как в стране, так и за рубежом [4,5,6]. В настоящее время технология пневматического фертигации в основном используется при внесении удобрений под рис, кукурузу, пшеницу и другие культуры [7,8]. Подающее устройство, как ключевой компонент пневматической машины для транспортировки и распределения удобрений, отвечает за важнейшую функцию транспортировки удобрений из бункера-накопителя в распределитель удобрений с помощью воздушного потока [9]. Его производительность напрямую влияет на точность, эффективность и равномерность внесения удобрений. Физические характеристики семян или удобрений различаются у хлопка и других культур. Следовательно, требования к производительности подающих устройств существенно различаются. Поэтому крайне важно всесторонне учитывать специфические характеристики культуры и сценарии применения.

Существующее пневматическое туковысевающее устройство использует воздушный поток для транспортировки частиц удобрений и распределения их по рукавам для внесения. При распределении смеси воздуха и удобрений по рукавам выброс удобрений в значительной степени зависит от конструкции пневматической транспортировочной системы. Это может привести к измельчению удобрений и их подпрыгиванию на выходе, вызывая значительные колебания в выбросе удобрений по рукавам. Однако процесс внесения удобрений под хлопок обычно предполагает широкозахватную многорядную работу. Когда равномерность выброса удобрений при пневматическом групповом высеве низкая, контролировать количество удобрений, вносимых каждым рядом, становится сложнее, что оказывает большее влияние на урожайность и качество хлопка. Таким образом, оптимизация конструкции подающего устройства в пневматической транспортировочной системе имеет большое значение для улучшения равномерности и стабильности внесения удобрений по каждому рукаву в системе пневматического группового высева удобрений для хлопка.

С развитием технологий моделирования дискретных элементов и конечных элементов, связанный метод моделирования EDEM-Fluent получил широкое применение при моделировании и оптимизации систем транспортировки сыпучих материалов [10,11]. Он предоставляет мощный инструмент для оптимизации конструктивной конструкции подающего устройства. В настоящее время существует относительно мало исследований, посвященных подающим устройствам пневматических туковысевающих аппаратов для хлопка, особенно в отношении таких проблем, как равномерность смешивания воздуха с удобрениями и стабильность подачи [12]. Большинство исследований сосредоточено на газотвердой связанности в системах транспортировки сельскохозяйственных культур, смешивании жидких удобрений и транспортировке порошкообразных материалов [13,14,15]. Например, Liao и др. [16] выполнили численное моделирование газотвердого потока смешанных семян овса и гороха в эжекторном питателе, проанализировали влияние угла входа семян и скорости воздушного потока на равномерность смешивания и определили оптимальную конструкцию угла входа семян и скорость воздушного потока при оптимальных условиях смешивания. Gao и др. [17] использовали метод моделирования CFD-DEM для моделирования движения семян, равномерности высева и воздушного потока в системе количественной подачи, проанализировали влияние различных параметров и определили оптимальные настройки путем сравнения и анализа результатов моделирования. Chandramohan и др. [18] разработали конструкцию водоудобрительной трубки Вентури и выполнили моделирование CFD для определения оптимальных параметров, что позволило улучшить подачу удобрений в условиях равномерного водного потока. Li и др. [19] провели газотвердое связанное моделирование камеры смешивания удобрений в пневматической туковысевающей машине для риса, оптимизировав систему подачи удобрений для улучшения характеристик высева. Guo и др. [20] изучили гидродинамику и принципы высева внутри распределителя удобрений, определили основные размерные параметры и связанную модель, а также выполнили связанные моделирования CFD-DEM для выявления оптимальной конструкции распределителя.

В заключение, соответствующие ученые в стране и за рубежом использовали методы CFD-DEM и другие для разработки и изучения подающих устройств систем пневматического группового высева для зерна, овса, кукурузы, риса и других культур, а также оптимизировали их различные конструктивные свойства. Однако мало исследований было сосредоточено на подающих устройствах для пневматического группового высева удобрений под хлопок. Кроме того, исследования полости потока, движения частиц удобрений и оптимизации конструкции подающего устройства для пневматической транспортировки под хлопок редки.

Поэтому, основываясь на принципе работы подающего устройства пневматического группового высева, в данном исследовании разрабатывается направляющее линейчатое подающее устройство для оптимизации равномерности смешивания газа и удобрений и стабильности подачи удобрений. Цель состоит в том, чтобы оптимизировать конструкцию подающего устройства для пневматического группового высева под хлопок, обеспечив теоретическую основу и техническую поддержку для совершенствования туковысевающей техники для хлопка.

2.1. Принцип работы подающего устройства

Во время работы пневматической системы распределения удобрений частицы удобрений из бункера-накопителя высеваются через туковысевающий аппарат с переменной нормой высева в верхний вход подающего устройства. Левый боковой вход подающего устройства соединен с вентилятором, и воздушный поток от вентилятора смешивается с удобрениями внутри подающего устройства, образуя смесь газа и удобрений. Эта смесь газа и удобрений затем транспортируется через горизонтальные и вертикальные транспортировочные трубопроводы к распределителю удобрений. Распределитель имеет центрально-симметричную конструкцию, обеспечивающую равномерное разделение смеси газа и удобрений и направление ее в туковысевающие сошники на концах каждого рукава трубопровода. Принцип работы проиллюстрирован на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема принципа работы пневматической системы распределения удобрений.

Подающее устройство в основном состоит из входной секции, секции входа удобрений, зоны смешивания газа и удобрений и выходной секции. На рисунке 2 показана базовая конструкция и принцип работы. Вход подающего устройства представляет собой узкое сопло, и когда воздушный поток вентилятора поступает в подающее устройство, в сопле генерируется высокоскоростной воздушный поток. Согласно принципу Бернулли, этот высокоскоростной воздушный поток создает перепад давления в камере смешивания газа и удобрений подающего устройства, заставляя частицы удобрений, высеваемые туковысевающим аппаратом с переменной нормой высева, поступать в подающее устройство за счет разности давлений и силы тяжести. Воздушный поток смешивается с частицами удобрений внутри подающего устройства, образуя смесь газа и удобрений. Этот смешанный поток газа и удобрений затем транспортируется через выходную секцию в трубопроводы пневматической системы транспортировки удобрений.

Рисунок 2. Схема конструктивного принципа подающего устройства.

2.2. Конструкция подающего устройства

В пневматической системе распределения удобрений подающее устройство играет важнейшую роль в равномерной подаче удобрений и эксплуатационных характеристиках туковысевающего аппарата. В этом исследовании в конструкцию подающего устройства вводятся как технология циклонной транспортировки, так и технология стабилизированной транспортировки [21,22]. В частности, план предусматривает применение технологии циклонной транспортировки во входном трубопроводе подающего устройства, которая генерирует закрученный воздушный поток в камере смешивания газа и удобрений подающего устройства. Этот закрученный воздушный поток оказывает вихревое воздействие на частицы удобрений, решая проблему оседания удобрений под действием силы тяжести при транспортировке по прямым трубопроводам после выхода из подающего устройства. Этот подход улучшает равномерность подачи удобрений, снижает энергопотребление при транспортировке воздушным потоком и косвенно повышает эксплуатационные характеристики пневматического туковысевающего аппарата.

Кроме того, рассматривается внедрение технологии стабилизированной транспортировки в пневматическую систему удобрений. Эта технология вызывает самовращательное движение частиц удобрений внутри транспортировочного трубопровода, обеспечивая стабильное движение. Это помогает решить такие проблемы, как усиленное подпрыгивание частиц удобрений и их повреждение, когда скорость потока удобрений слишком высока при транспортировке от подающего устройства.

На основе вышеупомянутой структуры инициирования циклонного воздушного потока и структуры стабилизированной транспортировки, а также в соответствии с принципами проектирования подающего устройства, было разработано лопаточное подающее устройство для создания спирального воздушного потока на входном направляющем аппарате, как показано на рисунке 3a. Чтобы решить потенциальную проблему турбулентности потока, вызванную введением циклонной структуры, во входную секцию подающего устройства была включена структура стабилизированной транспортировки. Эта конструкция стабилизированной транспортировки, основанная на принципах технологии стабилизированной транспортировки, помогает стабилизировать процесс высева удобрений, как показано на рисунке 3b. Поэтому в данной статье выбрана комбинация лопаточной входной структуры инициирования воздушного потока и выходной нарезной структуры камеры, что привело к разработке направляющего нарезного подающего устройства.

Рисунок 3. Структурная схема направляющего нарезного подающего устройства. (a) Лопаточная структура подающего устройства для создания закрутки на входе; (b) Нарезная структура подающего устройства.

2.3. Создание связанной модели моделирования потока и твердых частиц в подающем устройстве на основе DEM-CFD

2.3.1. Разбиение модели на сетку

На основе сравнения конструкций подающего устройства трехмерная модель подающего устройства создана в масштабе 1:1 для использования в моделировании методом дискретных элементов (DEM) и вычислительной гидродинамики (CFD). В гидродинамическом моделировании внутреннее пространство подающего устройства закрыто как на выходной, так и на входной торцевых поверхностях распределителя. Модель гидродинамической области подающего устройства извлечена с использованием программного обеспечения ANSYS 2020R2. Далее мы приступаем к разбиению на сетку гидродинамической области, принимая во внимание фактический диаметр частиц удобрений (1,5–3 мм), чтобы обеспечить пригодность разбиения на сетку. Для проверки независимости сетки, т.е. степени влияния размера сетки на результаты моделирования, были проведены соответствующие тесты на независимость сетки. Во время тестирования мы учитывали как требования к вычислительной точности, так и доступность вычислительных ресурсов, в конечном итоге установив минимальный размер сетки 3 мм и максимальный 8 мм. Этот диапазон размеров способен эффективно улавливать характеристики потока в гидродинамической области, избегая при этом чрезмерной вычислительной нагрузки из-за слишком плотной сетки. Размер объемной сетки должен быть примерно в три раза больше диаметра частиц удобрений для моделирования их движения и распределения в жидкости. Исходя из этого требования, мы установили максимальный размер сетки 9 мм. Кроме того, в пограничный слой было добавлено три слоя. Модель гидродинамической области и модель объемной сетки для процесса моделирования направляющего ребристого подающего устройства показаны на рисунке 4a,b.

Рисунок 4. Диаграмма модели подающего устройства для моделирования. (a) Диаграмма модели гидродинамической области; (b) Разбиение объемной сетки.

2.3.2. Настройка параметров моделирования

(1) Параметры моделирования методом конечных элементов

В моделировании используется программное обеспечение EDEM и Fluent для газотвердого связанного моделирования процесса смешивания газа и удобрений в подающем устройстве. Воздушный поток в подающем устройстве рассматривается как несжимаемый турбулентный поток, в то время как движение частиц удобрений рассматривается как коллективное движение отдельных частиц. Между поверхностями частиц удобрений нет адгезивной силы, и система следует второму закону Ньютона. Для газовой фазы в подающем устройстве выбрана модель несжимаемой жидкости с использованием эйлерово-лагранжевого метода, а для решения используется стандартная модель k-ε. Для твердой фазы используется контактная модель Герца-Миндлина без скольжения. Силы, действующие на частицы со стороны воздушного потока в связанном модуле моделирования DEM-CFD, основаны на моделях гидравлического сопротивления Freestream, подъемной силы Саффмана и подъемной силы Магнуса [23,24]. Шаг по времени для EDEM и CFD установлен на уровне 5 × 10⁻⁶ с и 1 × 10⁻³ с соответственно. Количество шагов в Fluent установлено на 5000, общее время моделирования составляет 5 с. Каждый шаг по времени может выполнять итерацию до 30 раз. Граничные условия для модели установлены следующим образом: скорость на входе 40 м/с и выход под давлением. Скорость потока удобрений на входе установлена на уровне 490 г/с, время генерации удобрений установлено на 3 с, общая продолжительность моделирования — 5 с. Ускорение свободного падения установлено на уровне 9,81 м/с², скорость входа частиц удобрений установлена на 5 м/с.

(2) Параметры моделирования DEM

Кроме того, при моделировании потока частиц в EDEM параметры физических свойств частиц удобрений имеют решающее значение для проведения моделирования дискретных элементов. В моделировании используются существующие параметры дискретных элементов для частиц удобрений. Конкретные параметры следующие: частицы мочевины с содержанием азота 46,4% используются в качестве удобрения, сферичность составляет 93,6%, а диапазон размеров частиц составляет от 1,2 мм до 3,0 мм. Диаметры частиц распределены случайным образом [25]. В модели моделирования частицы удобрений упрощены до сфер диаметром 2,10 мм. Материал подающего устройства выбран как ПВХ, а генерация сетки выполняется с использованием модуля Fluent-Meshing. Конкретные параметры для частиц удобрений и модели подающего устройства суммированы в таблице 1 [26,27].

Таблица 1. Параметры модели моделирования частиц удобрений.

Чтобы получить информацию о максимальном изменении скорости и количестве частиц, а также для расчета последующих оценочных показателей, в модуле постобработки EDEM на выходе из подающего устройства установлено сечение отбора проб A-A. Центральные координаты области отбора проб: (265, 0, 0) мм, а область отбора проб определена как прямоугольник, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Схематическая диаграмма выходного сечения отбора проб A-A для моделирования подающего устройства.

2.4. Экспериментальные оценочные показатели

Для точной и реалистичной оценки характеристик распределения удобрений подающим устройством вводятся коэффициент вариации стабильности и коэффициент равномерности смешивания газа и удобрений [28,29]. Коэффициент вариации стабильности является важным показателем равномерности подачи материала подающим устройством. Более низкий коэффициент вариации стабильности указывает на меньшие колебания скорости потока удобрений в трубопроводе во времени, что приводит к более стабильной подаче из подающего устройства. Коэффициент вариации стабильности определяется как отношение стандартного отклонения выхода удобрений за данный период времени к среднему выходу удобрений за этот период, рассчитанное для сечения отбора проб A-A. Конкретный метод расчета выглядит следующим образом:

Кроме того, в пневматических системах внесения удобрений равномерность распределения частиц удобрений обычно количественно оценивается с помощью индекса равномерности. Индекс равномерности — это количественная мера, используемая для описания равномерности распределения частиц, которая может быть оценена путем наблюдения за изменениями концентрации частиц вдоль трубопровода. Значение индекса равномерности варьируется от 0 до 1, причем значения, близкие к 1, указывают на более равномерное распределение частиц. Индекс равномерности выхода удобрений из подающего устройства может быть рассчитан по следующей формуле:

где ρₐ и ρ꜀ — плотность частиц и воздуха соответственно, а ϑᵢ — коэффициент пустотности частиц удобрений в каждой точке отбора проб. В имитационном тесте значение коэффициента пустотности частиц удобрений в реальном времени может быть получено непосредственно в постобработке EDEM.

Количество частиц удобрений в выходной зоне A-A отбирается в течение периодов времени 1,8–2,2 с, 2,8–3,2 с, 3,8–4,2 с и 4,6–5,0 с. Проводится сравнительный анализ вариабельности количества частиц удобрений на выходном сечении в течение четырех периодов времени. Формула для расчета коэффициента вариации стабильности показана в уравнении (3):

2.5. Оптимизация параметров конструкции подающего устройства

Движение удобрений внутри подающего устройства имеет решающее значение для стабильности и равномерности высева удобрений. На основе первоначальной конструкции подающего устройства и эксплуатационных параметров были разработаны конструктивные параметры выходной нарезки, входных закручивающих направляющих лопаток, секции входа удобрений и секции камеры подающего устройства. Предварительные эксперименты с использованием моделирования дискретных элементов были проведены для анализа факторов, влияющих на движение удобрений внутри подающего устройства. Эти эксперименты подтвердили, что количество входных направляющих лопаток воздушного потока напрямую влияет на скорость воздуха на входе и скорость вращения частиц удобрений. Угол сужения выхода удобрений выходной секции напрямую влияет на угол соударения и отскока частиц удобрений, тем самым влияя на их движение в нарезной выходной секции. Для нарезной выходной секции количество нарезных линий напрямую влияет на центробежную силу, испытываемую частицами удобрений в ускоряющейся закрученной выходной секции, что, в свою очередь, влияет на их движение. Поэтому количество входных направляющих лопаток воздушного потока, угол сужения выхода удобрений и количество нарезных линий были выбраны в качестве основных факторов, влияющих на производительность подающего устройства.

2.5.1. Дизайн эксперимента Бокса-Бенкена

Для дальнейшей оптимизации влияния на производительность высева удобрений в процессе проектирования конструкции подающего устройства в качестве экспериментальных факторов выбраны три ключевых конструктивных параметра. Экспериментальными показателями являются коэффициент равномерности смешивания газа и удобрений и коэффициент вариации стабильности. Проведен эксперимент по оптимизации поверхности отклика Бокса-Бенкена. Факторы и уровни дизайна показаны в таблице 2.

Таблица 2. Таблица кодирования факторов эксперимента.

2.5.2. Результаты ортогональных имитационных экспериментов

Были проведены имитационные эксперименты для анализа конструктивных параметров подающего устройства, влияющих на равномерность смешивания газа и удобрений и стабильность транспортировки удобрений. На основе эксплуатационных требований были определены оптимальные комбинации этих параметров. Программное обеспечение Design-Expert 13.0 используется для разработки ортогонального эксперимента Бокса-Бенкена. Дизайн эксперимента и результаты показаны в таблице 3.

Таблица 3. Результаты ортогональных ротационных комбинированных испытаний.

2.6. Испытания характеристик высева подающего устройства

Испытание характеристик подающего устройства для пневматического туковысевающего аппарата было проведено в лаборатории Колледжа электротехники и машиностроения Университета Шихэзи. Частицы удобрений, использованные в испытании, представляли собой гранулы мочевины с содержанием азота 46,4% (Китайская национальная нефтяная корпорация, Пекин, Китай). Гранулы мочевины имеют сферичность 93,6% и диапазон размеров частиц от 1,2 до 3,0 мм. Подающее устройство было напечатано на 3D-принтере в масштабе 1:1 из полимолочной кислоты (PLA), как показано на рисунке 6.

Рисунок 6. Опытный образец подающего устройства.

Был создан испытательный образец пневматического туковысевающего аппарата, а структурная схема испытательного образца показана на рисунке 7. Испытательный образец состоит из рамы испытательного стенда, шагового двигателя, туковысевающего аппарата с переменной нормой высева, вентилятора, преобразователя частоты вентилятора (модель V8M4T2R2GB), подающего устройства, трубопровода для транспортировки удобрений и распределителя удобрений. Бункер для удобрений изготовлен из нержавеющей стали, его дно соединено с внешним колесно-ленточным туковысевающим аппаратом с переменной нормой высева для обеспечения плавной подачи удобрений. Высевающий двигатель представляет собой двигатель с регулируемой скоростью для обеспечения контроля нормы высева удобрений. Рама изготовлена из высокопрочного углового железа, а пневматический трубопровод для транспортировки удобрений выполнен из гладкостенного армированного проволокой шланга.

Рисунок 7. Стенд для испытания характеристик подающего устройства и высева удобрений.

Были проведены проверочные испытания на коэффициент вариации стабильности подающего устройства. В начале испытаний трубопровод для транспортировки удобрений за подающим устройством был снят, а на выходе подающего устройства установлен дышащий сетчатый мешок. Сетчатый мешок был помещен непосредственно над электронными весами для измерения высева удобрений в реальном времени. Испытания начались с включения источника питания вентилятора, и после стабилизации воздушного потока было включено питание двигателя высева удобрений. Одновременно с помощью смартфона записывалось видео для фиксации изменений веса на электронных весах. Затем коэффициент вариации стабильности подачи удобрений подающим устройством был рассчитан на основе экспериментальных данных.

Для испытания индекса равномерности подающего устройства на выходе каждого рукава распределителя удобрений были установлены дышащие сетчатые мешки, всего девять мешков. Сначала было включено питание вентилятора, затем активирован двигатель высева удобрений для проведения испытания по внесению удобрений. Для отсчета времени эксперимента использовался секундомер. По истечении установленного времени (3 мин) вентилятор и двигатель высева удобрений были выключены для завершения испытания. Затем были измерены количества высеваемых удобрений из каждого рукава распределителя, и рассчитан коэффициент вариации высева удобрений по рукавам пневматической системы группового высева и распределения удобрений. Этот коэффициент был использован для представления индекса равномерности подающего устройства. Затем индекс равномерности был оценен, чтобы определить, соответствует ли он требованиям внесения удобрений для пневматической машины группового высева и распределения удобрений.

На основе конструктивного решения направляющего камерного подающего устройства, показанного на рисунке 3, которое включает выбранную конструкцию направляющих ребер, было проведено сравнительное исследование для оценки эффективности входной структуры с закрученным потоком и направляющими лопатками по сравнению с выходной структурой с камерными ребрами. Сравнение проводится с однофазными структурами с закрученным потоком и стабилизированной транспортировкой, как показано на рисунке 8a,b.

Рисунок 8. Процесс движения лемеха плуга-рыхлителя при резании почвы. (a) Структура входной направляющей лопатки воздушного потока; (b) Выходная нарезная структура.

3.1. Анализ результатов моделирования

Плоскость X-Y выбрана в качестве плоскости отбора проб для поля потока, и рассчитаны контурные карты распределения скорости воздушного потока для различных типов входной закрутки воздуха в подающем устройстве, как показано на рисунке 9. Чем больше область, подверженная влиянию воздушного потока, тем выше производительность транспортировки. Всестороннее сравнение рисунков 9b,c, а также 9a,c показывает, что как структура входной направляющей лопатки воздушного потока, так и структура выходной ребристой камеры увеличивают область влияния воздушного потока в некоторой степени, тем самым улучшая способность к транспортировке. Среди них эффект структуры входной направляющей лопатки воздушного потока является более значительным.

Рисунок 9. Анализ распределения скорости поля воздушного потока для различных конструктивных схем подающего устройства. (a) Структура входной направляющей лопатки воздушного потока; (b) Структура выходной ребристой камеры; (c) Структура направляющей ребристой камеры (комбинация входной направляющей лопатки воздушного потока и выходной ребристой камеры).

Кроме того, диапазоны изменения скорости воздушного потока в полях воздушного потока для подающего устройства с входной направляющей лопаткой воздушного потока, подающего устройства с выходной ребристой камерой и подающего устройства с направляющей ребристой камерой составляют (35,4, 141,7) м/с, (35,7, 143,2) м/с и (35,6, 142,1) м/с соответственно. Всестороннее сравнение указывает на то, что применение структуры ребристой камеры уменьшает диапазон колебаний скорости воздушного потока внутри подающего устройства в некоторой степени. Структура ребристой камеры обеспечивает лучшую стабилизацию скорости воздушного потока внутри подающего устройства, тем самым улучшая стабильность подачи удобрений в определенной степени.

Контурные карты распределения давления поля воздушного потока для подающих устройств с различными конструкциями показаны на рисунке 10. Область давления и положение, полученные при моделировании для трех структур, не имеют различий. Сравнивая рисунки 10a,c и 10b,c, увеличение выходной нарезной структуры сделает область высокого давления больше и увеличит максимальное давление. Увеличение входной направляющей структуры в некоторой степени снижает давление в трубе. Сравнивая три, для направляющей нарезной (рисунок 10c) максимальное давление является умеренным и находится в диапазоне минимального давления, а стабильность давления воздушного потока является оптимальной.

Рисунок 10. Анализ распределения давления поля воздушного потока для различных конструктивных схем подающего устройства. (a) Структура входной направляющей лопатки воздушного потока; (b) Структура выходной ребристой камеры; (c) Структура направляющей ребристой камеры (комбинация входной направляющей лопатки воздушного потока и выходной ребристой камеры).

Диапазоны изменения давления для структуры входной направляющей лопатки воздушного потока, структуры выходной ребристой камеры и структуры направляющей ребристой камеры составляют (31,3, 125,2) кПа, (31,1, 124,2) кПа и (29,8, 123,3) кПа соответственно. Всестороннее сравнение показывает, что применение структуры ребристой камеры в выходной секции уменьшает диапазон изменения давления внутри подающего устройства, тем самым улучшая стабильность воздушного потока.

3.2. Результаты оптимизации параметров конструкции подающего устройства

3.2.1. Индекс равномерности высева удобрений подающим устройством

Результаты эксперимента по коэффициенту равномерности были проанализированы с использованием Design-Expert для дисперсионного анализа. Результаты показаны в таблице 4. Видно, что модель является высокозначимой (p < 0,01), а недостаточность аппроксимации незначима (p > 0,05). Коэффициент детерминации (R²) для экспериментальной модели составляет 0,9868, скорректированный R² — 0,9698, а прогнозируемый R² — 0,8584. Эти значения указывают на то, что модель имеет хорошую аппроксимацию, и она может быть эффективно использована для анализа и прогнозирования коэффициента равномерности подающего устройства.

Таблица 4. Дисперсионный анализ коэффициента равномерности.

Кроме того, на основе результатов дисперсионного анализа были исключены незначимые факторы, что привело к следующему уравнению регрессии для оптимизированного индекса равномерности высева удобрений подающим устройством:

Из анализа значимости модели можно заметить, что линейные члены X₁ (количество направляющих лопаток), X₂ (угол сужения высева удобрений), а также квадратичные члены взаимодействия X₁X₂, X₁X₃, X₂X₃, X₁², X₂² оказывают высокозначимое влияние на индекс равномерности подающего устройства. Кубический член X₃² (количество ребристых камер) оказывает значимое влияние, в то время как X₃ (количество ребристых камер) является незначимым фактором. Сравнивая значимость каждого фактора, можно определить следующий порядок влияния на индекс равномерности подающего устройства: X₂ (угол сужения высева удобрений) > X₁ (количество входных направляющих лопаток воздушного потока) > X₃ (количество ребристых камер).

Кроме того, чтобы обеспечить более наглядный и четкий анализ эффектов взаимодействия экспериментальных факторов на индекс равномерности, построен график поверхности отклика регрессионной модели для индекса равномерности, как показано на рисунке 11. Значения отклика подающего устройства, наряду с взаимодействиями факторов, образуют контурные линии и поверхности отклика. Форма контурных линий отражает силу взаимодействия между двумя факторами: круглые контурные линии указывают на слабые взаимодействия, в то время как чем более эллиптическими становятся контурные линии, тем сильнее взаимодействие.

Рисунок 11. Влияние различных взаимодействий на индекс равномерности. (a) Взаимодействие X₁ и X₂; (b) Взаимодействие X₁ и X₃; (c) Взаимодействие X₂ и X₃.

Из анализа рисунка 11a–c видно, что поверхность взаимодействия X₁X₂ показывает большее изменение, за ней следует X₁X₃. В целом, взаимодействия между X₁X₂ и X₁X₃ оказывают большее влияние на индекс равномерности подающего устройства, в то время как взаимодействие X₂X₃ имеет относительно меньший эффект. Угол сужения высева удобрений (X₂) оказывает наибольшее влияние на индекс равномерности.

3.2.2. Коэффициент вариации стабильности подающего устройства

Также проведен дисперсионный анализ результатов коэффициента вариации стабильности, как показано в таблице 5. Результаты показывают, что модель является высокозначимой (p < 0,01), а недостаточность аппроксимации незначима (p > 0,05). Коэффициент детерминации (R²) для экспериментальной модели составляет 0,9797, скорректированный R² — 0,9537, а прогнозируемый R² — 0,9430, что указывает на то, что модель имеет хорошую аппроксимацию и может быть эффективно использована для анализа и прогнозирования коэффициента вариации стабильности подающего устройства. Аналогично, исключая незначимые факторы, получено уравнение регрессии для коэффициента вариации стабильности подающего устройства:

Таблица 5. Дисперсионный анализ коэффициента равномерности.

Из анализа значимости модели можно заметить, что линейный член X₃ (количество ребристых камер) и квадратичный член взаимодействия X₁X₃ оказывают высокозначимое влияние на коэффициент вариации стабильности подающего устройства (p < 0,01). Линейный член X₁ (количество направляющих лопаток) и квадратичный член X₁² оказывают значимое влияние на коэффициент вариации стабильности (0,01 < p < 0,05), в то время как X₂ (угол сужения высева удобрений) является незначимым фактором. Сравнивая значимость каждого фактора, можно определить следующий порядок влияния на коэффициент вариации стабильности подающего устройства: X₃ (количество ребристых камер) > X₁ (количество направляющих лопаток) > X₂ (угол сужения высева удобрений).

Кроме того, чтобы обеспечить более наглядный и четкий анализ эффектов взаимодействия экспериментальных факторов на коэффициент вариации стабильности, построен график поверхности отклика регрессионной модели для коэффициента вариации стабильности, как показано на рисунке 12.

Рисунок 12. Влияние различных взаимодействий на коэффициент вариации стабильности. (a) Взаимодействие X₁ и X₂; (b) Взаимодействие X₁ и X₃; (c) Взаимодействие X₂ и X₃.

Из анализа рисунка 12 видно, что поверхность взаимодействия X₁X₃ показывает наибольшее изменение, за ней следует X₂X₃. В целом, взаимодействия между X₁X₃ и X₂X₃ оказывают большее влияние на индекс равномерности подающего устройства, в то время как взаимодействие X₁X₂ имеет относительно меньший эффект. Следовательно, количество ребристых камер (X₃) является основным конструктивным параметром, влияющим на коэффициент вариации стабильности подачи удобрений.

3.2.3. Результаты оптимизации конструктивных параметров подающего устройства

На основе экспериментальной модели поверхности отклика модуль оптимизации параметров в программном обеспечении Design-Expert использовался для многокритериальной оптимизации конструктивных параметров подающего устройства. Целями оптимизации являются максимизация индекса равномерности удобрений и минимизация коэффициента вариации стабильности высева удобрений. Значения конструктивных параметров находятся в заданных пределах. После установки диапазонов уровней факторов оптимальное решение было найдено как (2,1 направляющей лопатки, угол сужения высева 23,2° и 7,98 ребристой камеры). При этих конструктивных параметрах прогнозируемый индекс равномерности высева удобрений составляет 81,84%, а коэффициент вариации стабильности — 14,08%.

Для результатов оптимизации были проведены три экспериментальные проверки. Поскольку количество направляющих лопаток и ребристых камер должно быть целыми числами, экспериментальная проверка проводилась с двумя направляющими лопатками и восемью ребристыми камерами. Результаты экспериментальной проверки показаны в таблице 6.

Таблица 6. Результаты проверочных испытаний оптимизации конструктивных параметров.

Погрешность между экспериментальными и прогнозируемыми значениями составляет менее 5%, что указывает на надежность экспериментальной модели. Погрешность может быть связана с округлением результатов оптимизации. Кроме того, основная причина заключается в том, что имитационный эксперимент в некоторой степени упрощает и аппроксимирует реальные физические явления, такие как размер удобрений. Однако общая погрешность находится в приемлемом диапазоне. В приведенном выше анализе оптимальными конструктивными параметрами подающего устройства являются две направляющие лопатки, угол сужения высева удобрений 23,2° и восемь нарезных линий.

3.3. Результаты испытаний характеристик высева подающего устройства

3.3.1. Анализ результатов проверки коэффициента вариации стабильности подающего устройства

На основе описанного метода измерения коэффициента вариации стабильности подающего устройства был разработан следующий эксперимент. Изменение веса удобрений на выходе подающего устройства контролировалось в реальном времени с помощью электронных весов. За общую продолжительность эксперимента было выбрано пять временных интервалов для тестирования. В каждом интервале вес удобрений регистрировался каждые 30 с, всего было выполнено пять измерений. Затем средний коэффициент вариации стабильности был рассчитан по этим пяти наборам данных. Результаты, показанные в таблице 7, предоставляют анализ стабильности подающего устройства и сравнение с результатами моделирования.

Таблица 7. Результаты испытаний различных коэффициентов стабильности подачи удобрений подающим устройством.

Результаты нескольких стендовых испытаний показывают, что коэффициент вариации оптимизированного подающего устройства составляет 13,30%, и разница между оптимизированными параметрами и значением моделирования 13,88% невелика, что дополнительно подтверждает точность моделирования. Кроме того, по сравнению с результатами до и после оптимизации, стабильность оптимизированного подающего устройства значительно улучшилась по сравнению с коэффициентом вариации 14,89% стабильности высева удобрений подающим устройством до оптимизации конструктивных параметров.

3.3.2. Анализ проверки коэффициента равномерности подачи подающего устройства

Измерить равномерность частиц в трубопроводе на выходе из подающего устройства в процессе фактических измерений чрезвычайно сложно. Поэтому для статистики выбрана масса измерений каждого рукава. Затем рассчитывается коэффициент вариации по рукавам для представления индекса равномерности для оценки. Для оценки индекса равномерности подачи удобрений подающим устройством, как определено ранее описанным методом, был проведен следующий эксперимент. Вентилятор и двигатель высева удобрений были активированы для инициирования процесса внесения удобрений. Удобрения, высеваемые из каждого рукава распределителя, собирались в отдельные сетчатые мешки в течение трех минут. Масса удобрений, собранных в каждом мешке, впоследствии измерялась с помощью электронных весов. Эта процедура была повторена пять раз, и результаты были зафиксированы. Затем из собранных данных был рассчитан коэффициент вариации высева удобрений по рукавам. Результаты эксперимента показаны в таблице 8.

Таблица 8. Результаты испытаний индекса равномерности подачи подающего устройства.

Результаты многократных стендовых испытаний показали, что средний коэффициент вариации по каждому рукаву пневматической системы группового высева и распределения удобрений с использованием оптимизированного подающего устройства составил 3,96%, что составляет менее 5%. Это подтверждает, что система соответствует требованиям внесения удобрений для пневматического группового высева и распределения. Сравнения до и после оптимизации также показали, что коэффициент вариации по рукавам подающего устройства снизился на 19,3% с 4,91% до оптимизации конструктивных параметров. Стабильность подающего устройства была значительно улучшена после оптимизации.

Внутренняя стабильность потока в подающем устройстве может быть улучшена за счет использования направляющей нарезной структуры. Считается, что основной механизм формирования спирального потока на входе воздуха заключается во влиянии направляющих лопаток на осевую жидкость под высоким давлением. Благодаря экранированию, образованному направляющими лопатками, воздушный поток формирует относительную разницу давления воздуха на наветренной и подветренной сторонах направляющих лопаток. Когда воздух проходит через две поверхности лопатки с разницей давления, воздушный поток отклоняется вдоль градиента давления, образуя вращение газа с определенным углом. Анализ принципа закрутки показывает, что чем больше число закрутки, тем больше центробежная сила, действующая на частицы удобрений, и частицы удобрений будут прилипать к стенке трубы под действием сильной центробежной силы, что приводит к плохому эффекту смешивания газа и удобрений. Выходная секция с нарезными линиями является ключевым компонентом для формирования стабильного закрученного поля потока в подающем устройстве. Стабильное закрученное поле потока, образованное нарезными линиями, может поддерживать стабильность закрученного поля потока в выходной секции и уменьшать проблему оседания частиц удобрений в выходном трубопроводе на дне трубопровода.

Оптимизация с помощью моделирования CFD-DEM сыграла ключевую роль в этом исследовании для повышения производительности подающего устройства в пневматической системе распределения удобрений. Созданная газотвердая связанная модель с использованием методов CFD-DEM позволила провести детальный анализ распределения скорости и давления воздушного потока в процессе высева удобрений. Результаты моделирования показали, что структура входной направляющей лопатки воздушного потока увеличила область влияния воздушного потока, тем самым улучшив производительность транспортировки, в то время как структура ребристой камеры уменьшила диапазон колебаний скорости воздушного потока и изменение давления, повысив стабильность подачи удобрений. Это соответствует предыдущим исследованиям, которые продемонстрировали эффективность аналогичных конструктивных модификаций в улучшении производительности систем транспортировки сыпучих материалов [10,11]. Эксперимент по оптимизации поверхности отклика Бокса-Бенкена, основанный на результатах моделирования, был проведен для определения оптимальных комбинаций ключевых конструктивных параметров. Дисперсионный анализ индекса равномерности высева удобрений подающим устройством и коэффициента вариации стабильности показал, что модель была высокозначимой, что подтверждает надежность подхода к оптимизации на основе моделирования. Значимые факторы и их взаимодействия, выявленные с помощью моделирования, такие как линейные и квадратичные члены количества направляющих лопаток, угла сужения высева удобрений и количества ребристых камер, предоставили ценную информацию о сложных взаимосвязях между конструктивными параметрами и производительностью подающего устройства. Однако моделирование и построение оптимизационной модели основаны на выборе конкретного направляющего нарезного питателя и конкретных параметров, исходя из фактических требований к культуре хлопка, поэтому его применимость ограничена, но выбор схемы конструкции, такой как входное направляющее устройство и выходная нарезка, предоставляет идеи и ориентиры для проектирования и оптимизации подающих устройств для хлопка и других культур.

Результаты оптимизации были проверены стендовыми испытаниями, и коэффициент вариации стабильности подачи удобрений и коэффициент вариации по рукавам значительно снизились до и после испытания на оптимизацию. Коэффициент вариации, выбранный для представления индекса равномерности для оценки, обусловлен тем, что фактическое измерение состояния равномерности частиц в трубопроводе на выходе из подающего устройства сложно измерить. Мы попробовали метод обработки изображений, но безуспешно, поэтому был предпринят выбор измерения массы каждого рукава и расчет коэффициента вариации по рукавам для представления индекса равномерности для оценки. Сравнительные результаты доказывают эффективность оптимизации с помощью моделирования CFD-DEM в руководстве проектированием и оптимизацией подающего устройства. Однако при проверке проводилось только стендовое испытание характеристик подающего устройства, а полевые испытания характеристик подающего устройства не проводились. На полевые испытания может влиять больше факторов, что требует точности моделирования. Кроме того, влияние вибрации трактора на производительность подачи подающего устройства было упрощено.

В заключение, подход к оптимизации с помощью моделирования CFD-DEM в этом исследовании предоставил мощный инструмент для понимания и улучшения производительности подающего устройства. Он не только помог выявить оптимальные конструктивные параметры, но и позволил провести всесторонний анализ основных физических механизмов. Однако в этой статье, в основном посвященной оптимизации конструкции группового высевающего подающего устройства, не рассматривались колена и конструкция распределителя пневматической системы группового высева удобрений. Последующие исследования будут продолжены на основе проектирования таких ключевых компонентов, как туковысевающие аппараты, для лучшего улучшения эксплуатационных характеристик пневматической системы группового высева удобрений.

В этой статье разработано направляющее и нарезное подающее устройство для пневматического группового высева удобрений под хлопок, проведено газотвердое связанное имитационное испытание для циклонального подающего устройства и улучшена равномерность смешивания и стабильность подачи удобрений. В заключение, создан испытательный стенд для пневматического группового высева и распределения удобрений для проведения испытаний и проверки характеристик подачи. Оптимизированная конструкция подающего устройства решает проблемы нестабильной транспортировки удобрений, неравномерного распределения и повреждений, повышая эффективность внесения удобрений. Это имеет значительную техническую ценность и широкие перспективы для содействия устойчивому развитию сельского хозяйства. Сделаны следующие выводы:

(1) На основе структурного принципа подающего устройства и теории вихревой подачи разработано направляющее камерно-нарезное подающее устройство. Оно сочетает в себе вихревую структуру входа воздуха с направляющими лопатками и выходную камерно-нарезную структуру. Установлена имитационная модель для связи потока частиц и воздушного потока в вихревом камерно-нарезном подающем устройстве. Проведено газотвердое связанное моделирование EDEM-Fluent для имитации рабочего процесса подающего устройства с частицами удобрений. Сравниваются и анализируются распределения скорости и давления поля воздушного потока для различных конструктивных конфигураций подающего устройства; это доказывает, что конструкция направляющего нарезного подающего устройства является рациональной и эффективной.

(2) Используя оптимизацию поверхности отклика, мы определяем наилучшую комбинацию конструктивных параметров для подающего устройства. Производительность является наилучшей, когда имеются две направляющие лопатки, угол сужения высева удобрений составляет 23,2° и восемь камерных линий. Проведены имитационные эксперименты для проверки оптимизированных конструктивных параметров. Результаты моделирования показывают, что оптимизированное подающее устройство работает хорошо, при этом все показатели производительности соответствуют прогнозируемым оптимизированным значениям, что доказывает, что модель поверхности отклика является обоснованной и надежной.

(3) Стендовое испытание высева удобрений было проведено для проверки производительности. Результаты стендовых испытаний показывают, что коэффициент вариации стабильности высева удобрений оптимизированного подающего устройства составляет 13,30%, что согласуется с результатами имитационных испытаний. Подтверждена точность моделирования подающего устройства. Коэффициент вариации стабильности до оптимизации составлял 14,89%, и стабильность высева удобрений подающим устройством была значительно улучшена после оптимизации. В то же время коэффициент вариации высева удобрений по каждому рукаву пневматической системы группового высева удобрений составляет 3,96%, что составляет менее 5%. Это позволяет лучше удовлетворить эксплуатационные требования пневматической системы группового высева удобрений. После оптимизации коэффициент вариации высева удобрений по каждому рукаву снизился на 19,3%, и стабильность высева удобрений подающим устройством была значительно улучшена.

1. Li, J.W.; Yuan, W.S.; Zhai, H.L.; Zhu, S.S. Application of Pneumatic Conveying Technology in Agricultural Machinery. Chin. Soc. Agric. Mec. 2023, 44, 85–92. [Google Scholar]

2. He, Y.K.; Zhao, X.G.; Li, C.L.; Dou, H.J.; Li, S.; Wang, X. Research Status and Analysis of Mechanical Fertilization Technology for Topdressing Maize. J. Agric. Mech. Res. 2021, 43, 1–9. [Google Scholar]

3. Zhang, X.H.; Wang, Y.Z.; Zhang, L.; Peng, C.J.; Pan, G.J. Design and Experiment of Seeding Distribution System for Pneumatic Wheat Seeder-Collector. Trans. Chin. Soc. Agric. Mac. 2018, 49, 59–67. [Google Scholar]

4. Paul, H. Foliar Feeding Good Supplement for Cotton Fertilization; Southeast Farm Press: Auburn, AL, USA, 2011. [Google Scholar]

5. Zha, X.T.; Zhang, G.Z.; Zhang, S.J.; Hou, Q.X.; Wang, Y.; Zhou, Y. Design and Experiment of Centralized Pneumatic Deep Precision Fertilization Device for Rice Transplanter. Int. J. Agric. Biol. Eng. (IJABE) 2020, 13, 109–117. [Google Scholar] [CrossRef]

6. Andrii, Y.; Jean-Pierre, L. Establishing the Conveying Parameters Required for the Air-Seeders. Biosyst. Eng. 2018, 166, 1–12. [Google Scholar]

7. Niu, Y.; Zhang, J.; Qi, J.; Meng, H.; Peng, H.; Li, J. Design and Test of Soil–Fertilizer Collision Mixing and Mulching Device for Manure Deep Application Machine. Agriculture 2023, 13, 709. [Google Scholar] [CrossRef]

8. Ke, H.B.; Zhou, Y.; Zhang, G.Z.; Lü, W.; Liu, Y.; Huang, L. Design and Experiment of Pneumatic Fertilizer Collection and Distribution Device for Ratoon Rice. J. Agric. Sci. Technol. 2022, 24, 106–114. [Google Scholar]

9. Yang, Q.L.; Wang, Q.J.; Li, H.W.; He, J.; Lu, C.Y.; Wang, Y.B.; Yu, C.C. Structural Optimization and Experiment of Pneumatic Fertilizer Collection and Distribution System. Trans. Chin. Soc. Agric. Eng. 2020, 36, 1–10. [Google Scholar]

10. Al-Arkawazi, S.; Marie, C.; Benhabib, K.; Coorevits, P. Modeling the Hydrodynamic Forces between Fluid–Granular Medium by Coupling DEM–CFD. Chem. Eng. Res. Des. 2017, 117, 439–447. [Google Scholar] [CrossRef]

11. Yang, Q.L.; Li, Z.H.; Li, H.W.; He, J.; Wang, Q.J.; Lu, C.Y. Numerical Analysis of Particle Movement in Collective-Discharging Fertilizer Distributor Based on CFD-DEM. Trans. Chin. Soc. Agric. Mac. 2019, 50, 81–89. [Google Scholar]

12. Zhang, H.; Liu, M.L.; Li, T.J.; Huang, Z.Y.; Bo, H.L.; Dong, Y.J. Experimental Study on Plug Formation Characteristics of a Novel Draft Tube Type Feeder for Vertical Pneumatic Conveying of Coarse Particles. Powder Technol. 2016, 301, 730–736. [Google Scholar] [CrossRef]

13. Ma, H.L.; Zhao, C.J.; Yang, S.; Li, S.; Sun, X.H.; Zhai, C.Y. Research on a Newly Designed Venturi Ejector and Dazomet Particle Motion Characteristics for Dilute-Phase Pneumatic Conveying Systems Based on CFD-DEM. Comput. Electr. Eng. 2023, 213, 108240. [Google Scholar]

14. Kartal, V.; Emiroglu, M.E. Effect of Nozzle Type on Local Scour in Water Jets: An Experimental Study. Ocean Eng. 2023, 277, 114323. [Google Scholar] [CrossRef]

15. Ahad, J.; Ahmad, M.; Farooq, A.; Siddique, W.; Waheed, K.; Qureshi, K.R.; Shah, A.; Ahmed, A.; Bibi, A.; Irfan, N. Influence of Throat and Diverging Section on the Performance of Venturi Scrubber by Using Computational Fluid Dynamics. Prog. Nucl. Energy 2023, 163, 104800. [Google Scholar] [CrossRef]

16. Liao, Y.; You, Y.; Hui, Y.; Zhang, X.; Wang, D. Mixed Seeds of Oat and Vetch Based on DEM-Fluent Coupling Motion Simulation in a Venturi Tube. Processes 2023, 11, 1095. [Google Scholar] [CrossRef]

17. Gao, X.J.; Zhou, Z.Y.; Xu, Y.; Yu, Y.B.; Su, Y.; Cui, T. Numerical Simulation of Particle Motion Characteristics in Quantitative Seed Feeding System. Powder Technol. 2020, 367, 643–658. [Google Scholar] [CrossRef]

18. Chandramohan, P.; Balamurugan, P.; Dinesh, S. Effect of Fluid Flow Diversion and Venturi Size on Drip Irrigation Fertilizer Feeding System. Flow Meas. Instrum. 2019, 65, 250–256. [Google Scholar] [CrossRef]

19. Li, L.W.; Meng, Z.J.; Wang, X.O.; An, X.F.; Wang, P.; Wu, G.W. Simulation Analysis of Gas-Solid Two-Phase Flow in Fertilizer Conveying Device of Pneumatic Rice Fertilizer Applicator. Trans. Chin. Soc. Agric. Mac. 2018, 49 (Suppl. S1), 171–180. [Google Scholar]

20. Guo, X.D. Study on Pneumatic System of Rice Side Deep Fertilizer Machine and Whole Machine Design. Master’s Thesis, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, China, 2020. [Google Scholar]

21. Liang, J.; Pan, F.; Chen, J.; Zhang, H.; Ji, C. A Precise Simultaneous Sowed Control System for Maize Seed and Fertilizer. Agriculture 2024, 14, 192. [Google Scholar] [CrossRef]

22. Yuan, W.; Ji, C.; Liu, Z.; Jin, C.; Feng, Y. Influencing Factors of the Distribution Accuracy and the Optimal Parameters of a Pneumatic Fertilization Distributor in a Fertilizer Applicator. Agronomy 2022, 12, 2222. [Google Scholar] [CrossRef]

23. Gong, F.; Hu, M.; Bao, A.H.; Li, D.; Gao, T.; Wang, C.L. Parameter Calibration and Significance Analysis of Rice Straw Based on Hertz-Mindlin Model. J. Southwest Univ. (Nat. Sci. Ed.) 2022, 44, 186–196. [Google Scholar]

24. Jia, H.L.; Tan, H.W.; Wen, X.Y.; Wang, G.; Yuan, H.F.; Huang, D.Y. Design and Experiment of Pneumatic Precision Mixed Fertilizer Applicator with Concentrated Distribution. Trans. Chin. Soc. Agric. Mac. 2022, 53 (Suppl. S2), 109–119. [Google Scholar]

25. Dong, W.C.; Bu, H.R.; Jiang, Z.; Yu, S.Y.; Zhang, L.X.; Xia, Y.Q. Design and Simulation Test of Cone Gear Pair for Troughed Belt Fertilizer Distributor. J. Shihezi Univ. (Nat. Sci. Ed.) 2023, 41, 529–536. [Google Scholar]

26. Bu, H.; Yu, S.; Dong, W.; Zhang, L.; Xia, Y. Analysis of the Effect of Bivariate Fertilizer Discharger Control Sequence on Fertilizer Discharge Performance. Agriculture 2022, 12, 1927. [Google Scholar] [CrossRef]

27. Bu, H.; Yu, S.; Dong, W.; Wang, Y.; Zhang, L.; Xia, Y. Calibration and Testing of Discrete Element Simulation Parameters for Urea Particles. Processes 2022, 10, 511. [Google Scholar] [CrossRef]

28. T/SHZSAQS 00177-2023; Technical Regulations for the Operation of Cotton Fertilizer-Seeding Combined Machines. Standardization Administration of China: Beijing, China, 2023.

29. NY/T 1003-2006; Technical Specification for the Quality Evaluation of Fertilizing Machinery. China Agricultural Machinery Test & Quality Supervision Station; Heilongjiang Provincial Water Field Mechanization Research Institute: Harbin, China, 2006.

Dong W, Zhang X, Jiang Z, Hu X, Ge Y, Zhang L. Study on Structure Design and Parameter Optimization of Diversion Rifled Feeder Based on CFD-DEM. Agriculture. 2025; 15(3):351. https://doi.org/10.3390/agriculture15030351

Перевод статьи «Study on Structure Design and Parameter Optimization of Diversion Rifled Feeder Based on CFD-DEM» авторов Dong W, Zhang X, Jiang Z, Hu X, Ge Y, Zhang L., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык