马文鹏 尤 泳 王德成 郇晓龙 祝 露

(中国农业大学工学院， 北京 100083)

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目前制约我国苜蓿产业发展的因素主要有土壤板结、主根老化以及肥力低下等[1-3]。研究表明，对多年生苜蓿地进行机械化松土、切根、施肥以及补播，可有效增加土壤含水率，增强土壤肥力，改善生物多样性，进而提高牧草产量[4-6]。排种、排肥器作为苜蓿地改良装备的核心部件，其工作性能直接影响改良效果。气送式集排系统具有适用对象种类多、高速和高效等优点，可满足高宽幅、精量高效的现代化农业作业需求，已成为国内外播种施肥机发展的主要趋势[7-10]。

气送式集排系统工作过程中气流与颗粒之间、颗粒与颗粒之间以及颗粒与壳体之间相互作用关系复杂，很难通过可视化试验直接观察或通过理论模型进行计算。随着计算机技术的不断完善与发展，DEM-CFD(气固耦合仿真计算)被广泛应用于流场与颗粒间相互作用机理的研究以及农业机械的优化设计之中[11-16]，目前国内学者已针对油菜籽、小麦、水稻及玉米等作物的气力式集排系统结构与工作参数进行了优化研究[17-20]。

本文基于多年生人工苜蓿地机械化改良需求，设计一种苜蓿切根补播施肥机。采用EDEM软件和Fluent耦合的方式，对气送式集排系统工作过程进行数值模拟，探究波纹管和分配头结构参数对管道内部流场和种子运动特性的影响，进而对其进行优化；以输种弯管弯径比、波纹管长度和分配头锥角为试验因素，以各行排量一致性变异系数和总排量变异系数为试验指标，进行Box-Behnken响应面分析试验，获取最优结构参数组合，最后进行整机的田间性能试验。……