基于EDEM仿真玉米高位投种结构参数分析与试验

为解决育种小区玉米高位投种过程中播种质量和粒距均匀性普遍较差等问题,针对排种器与导种管相对位置对粒距均匀性的影响进行了研究分析。通过对投种过程的理论分析,得出高速作业不同粒距条件会影响种子脱离种盘时产生的水平方向分速度,使得种子在导种管内产生碰撞,导致其排出的轨迹无法预测,播种粒距均匀性也随之下降。利用EDEM离散元分析软件对投种过程进行仿真试验,结果表明:在垂直距离344mm的条件下,150~230mm粒距采用水平距离82mm,230~300mm粒距采用水平距离84mm,能够在满足农艺要求并获得较好的粒距均匀性。进行了台架试验验证,结果表明对比未优化单体,优化后的单体能够获得较好的播种质量,粒距均匀性变异系数最大为12.04%,符合小区玉米精密播种的作业要求。

基于RecurDyn仿真玉米育种精密播种单体的设计

为解决育种小区玉米播种过程中播种质量和播深均匀性普遍较差等问题,设计出一种玉米小区精密播种单体。该单体针对东北地区采用的免耕形式,通过理论分析对单体的整体结构和关键部件进行优化设计;同时,以前后连杆长度、弹簧刚度系数和弹簧预紧力为试验因素,利用RecurDyn运动学仿真优化软件对安装拉力弹簧的播种单体仿形效果进行仿真与参数优化。田间试验结果表明:设计的精密播种单体播深变异系数为3.47%,符合小区玉米精密播种的作业要求。

基于二阶欠阻尼阶跃响应的收获机割台液压缸选型分析

割台是谷物收获机的重要组成部分,割台性能的好坏决定着收获机在收获作业时的作业质量。割台液压缸选型确定方面,传统方式大多采用对割台质量及液压系统工作负载进行分析,利用经典力学的方式进行割台油缸的选型。随着自动控制理论的发展,割台高度闭环控制技术也越来越多地开始出现在国外领先收获机机型上,仅考虑力学负载分析的方法已经无法满足割台高度自动控制系统的需要。针对控制系统稳态分析的要求,割台油缸在满足工作负载的前提下,还需考虑系统的超调量、反应时间及过调震荡时间等因素。为此,进行割台升降运动过程建模分析,论证出割台控制模型为二阶欠阻尼模型系统,发现固有频率ωn与阻尼比ζ决定着系统动态指标。通过对液压缸内部分析,求出了割台液压缸系统的传递函数,确定出当其他机械参数不变时,割台油缸的管径影响着割台液压缸系统的固有频率ωn与阻尼比ζ。综合采用上升时间tr、峰值时间tp、超调量σ%和调节时间ts等4种系统稳态指标确定了最佳割台油缸参数,并进行了Amesim仿真试验。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收获机的研发设计提供了割台装置控制策略的理论依据。

基于PID调控的割台仿形高度控制系统的设计

为降低谷物联合收获机收获作业时因割台高度不当造成的粮食损失,减少割茬高度过高对后续播种环节的影响,利用传感器监测地面起伏变化,设计了一种基于PID调控的割台高度自适应控制系统;设计了基于角度传感器的地面仿形监测机构与割台高度反馈机构,标定并拟合出割台高度与传感器电压信号的线性关系;加装集成式电磁比例阀替换原有割台控制电控换向阀,并进行PWM控制试验。同时,分析了整套自适应控制系统的结构与电液控制原理,并进行了多组田间对照试验,结果表明:设计的基于地面仿形的割台高度自适应控制系统具有稳定的响应速度和理想的控制效果,在平原地区作业时相较于传统人工控制割台的方式有明显的优势,能适应平原地形环境下5~11km/h收获作业速度的要求。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收获机的研发设计提供了割台装置控制策略的理论依据。

基于EDEM-ADAMS的甘薯水平移栽机构优化设计

针对现有甘薯水平栽插移栽机械较少、移栽位姿不符合农艺要求等问题,结合甘薯栽植农艺要求,设计一款能实现水平栽插的甘薯移栽机构。通过建立数学模型对移栽机构的整体结构和关键部件进行优化设计。以机构前进速度、机构安装高度为试验因素,通过EDEM-ADAMS耦合仿真对薯苗入土深度与土中直线长度进行仿真试验与参数优化,仿真试验的最优参数为:机构前进速度0.22 m/s、安装高度181 mm。田间试验结果表明,薯苗入土深度平均合格率与土中直线长度合格率分别为95.32%、93.12%,符合甘薯水平栽插农艺要求。

激光大气传输中热晕的数值模拟

采用快速傅里叶变换,研究了激光在大气传输中的热晕现象。得出了一定条件下,热晕随激光输入功率和传播距离的稳态变化规律,并计算了激光在大气中传输10km时发生热晕的功率阈值。在瞬态情况下,研究了有风和无风热晕现象。

高压熔化的自由体积理论

根据液体的自由体积理论导出了高压熔化的积分表达式。利用熔点处粒子的自由体积与其平均体积之比很小这一特性 ,给出了简化的自由体积高压熔化公式 ,简化公式具有与通常使用的高压Lindemann熔化公式完全相同的形式。初步探讨了Lindemann定律的物理内涵。

准等熵压缩的数值模拟研究

就阻抗递变的多层组合飞片对靶样品的冲击压缩过程进行了一维平面应变数值模拟计算 ,其中 ,等熵线采用逐步递推法计算。以水和钽为靶的计算结果显示 ,这种多层组合飞片对水和钽均产生了很好的准等熵压缩效果。其中 ,对水的计算结果与国外文献报道的结果一致 ;计算的钽 /氟化锂窗口界面速度历史与实验结果十分吻合。因此 ,用适当匹配的多层组合飞片对靶样品产生准等熵压缩是可行的 ,提出的准等熵压缩的数值模拟方法是可靠的。

双变形镜自适应光学全场补偿模拟

在双变形镜自适应光学系统中 ,实现全场补偿的关键步骤之一是使得变形镜 2上主激光的振幅分布具有信标光振幅分布。根据 Y-G波场恢复理论 ,编制了波前恢复程序 ,研究了实现振幅和相位校正湍流问题。研究表明 ,相对于纯相位补偿 ,全场补偿使得 Strehl比提高了 1 .2 7～ 2 .50倍。在变形镜 1和变形镜 2之间的距离为 1 0 m时 ,也使得 Strehl比提高 1 .1 3～ 1 .50倍。

高温高压下材料的本构模型

在SCG模型基础上对其温度软化效应项作了改进 ,所提出的新模型在熔点温度Tm 处满足剪切模量G(Tm) =0 ,从而提高了温度的适用范围。对Al和 93W作了计算 。

发射光学系统分析

采用矩阵光学方法导出了发射光学系统的传输变换矩阵和具有两级扩束系统的发射系统的调焦公式 ,研究了输入激光不是平行光时远场焦点位置的变化和一级扩束系统焦距变化对系统焦距的影响。

喷管、光腔及压力恢复系统一体化设计

对氧碘化学激光(COIL)系统的喷管和扩压器进行了3维数值模拟,对比分析了几种喷管和扩压器的设计方案,计算了从光腔入口到扩压器出口的气动力学过程。光腔内主副气流借助翼片辅助方法实现充分混合,翼片长0.77 cm,宽0.254 cm,满足气流混合要求。扩压器是1/4结构,即计算区域为入口截面高30mm、宽60 mm的长方型,之后等截面延续500 mm,然后宽度仍然不变,高度以4°角扩张,延续700 mm,最终的出口截面高度为79 mm。采用空气入射,入口处(光腔出口)马赫数3.2,静压1232 Pa,温度110 K;计算得到出口处总压13300 Pa,总温300 K。结果表明:出口静压超出入口静压近10倍,该扩压器很好地起到了压力恢复的作用,而总压下降到1/4.5左右(从60648 Pa到13300 Pa),从而能够减轻后续的引射器的工作压力。利用高光腔压力设计可以减少一级引射器,达到整个系统小型化设计的目的。

稠密氦气物态方程研究

用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统 ,测量了冲击压缩氦气等离子体的光辐亮度历史 (初始温度 2 93K ,初始压力为 1.2MPa)。根据实测记录信号波形的有关特征量 ,计算得到了氦等离子体的Hugoniot物态方程 (含冲击温度 )。结果发现 :实测Hugoniot物态方程可用Saha方程加Debye Huckel修正物理模型解释。

大气闪烁对自适应光学校正的影响

激光在大气湍流中长距离近水平传输时,闪烁加强,限制了常规自适应光学的校正能力。数值研究了大气闪烁对自适应光学校正的影响,拟合得到了在Fresnel数一定时,Strehl比与Rytov方差的表达式,以及Rytov方差一定时,Strehl比与Fresnel数的表达式。结果表明,在Rytov方差较小时,纯相位校正Strehl比只与Rytov方差有关;随着Rytov方差的增加,Strehl比不仅与Rytov方差有关,还与Fresnel数有关,Fresnel数越大,校正Strehl比越大;大发射和接收孔径有利于提高校正Strehl比;在一定的Rytov方差下,Stregl比随Fresnel数增大而增加,逐步趋于饱和,达到纯相位校正的极限。

高密度流体He+H_2混合物物态方程研究

选择高密度流体He +H2 混合物作为研究对象 ,用Ree混合规则和vanderWaals单组分流体变分微扰理论加量子力学一级修正模型编制计算程序。作为对计算模型及其程序的检验 ,首先用已有的α exp 6优化势参数 ,计算了T =30 0K的He +H2 混合物的等温相平衡线 ,得到了与实验值和分子动力学 (MD)数值模拟一致的结果 ,然后进一步计算了 0～ 60GPa和 5 0～ 70 0 0K压力温度范围内的流体He+H2 混合物 (He∶H2 分别为 1∶1、1∶3、3∶1摩尔比 )的高压物态方程。与Monte Carlo模拟数据所进行的比较表明 ,在低温下 。

与密度、温度、压强以及应变率相关的弹塑性本构模型

对于弹塑性本构关系中的两个主要物理量,即切变模量和屈服强度,除考虑与温度、密度、压强相关外,本文还引入应变率的影响,并且把静态和动态屈服统一到一个模型中,对于2024Al作了计算,结果与实验符合程度是令人满意的。

液氘Hugoniot曲线的理论计算

用液体变分微扰理论加量子力学修正和指数 6 (EXP 6 )相互作用势 ,计算了液氘的一次和二次冲击压力为 0～ 80GPa范围Hugoniot曲线。计算结果表明 :冲击压力与实验符合较好。但冲击温度明显高于实验值 ,对其偏高的原因进行了探讨。

混合物物态方程的体积相加模型和热力学自洽条件

介绍了一个表列数据相加模型，用体积压强迭代法编程计算混合物物态方程。在各组分材料物态方程满足热力学自洽条件的前提下，证明了混合物物态方程也满足热力学自洽条件。最后给出两个算例（空气和ＸｅＤ２体系）。

爆轰产物物态方程及CHBr_3相变的理论研究

由吉布斯自由能最小计算处于化学平衡状态的气体和固体混合系统的平衡组分。以ＢＫＷ和ＶＬＷ作为爆轰产物的物态方程对几种炸药爆轰参数作了预言，计算结果与实验值吻合得非常好。另外，还对ＣＨＢｒ３的冲击压缩分解作了化学平衡计算，给出了冲击压缩曲线。

氢的高密度等离子体物态方程

采用Thomas Fermi(TF)方法 ,计算了氢的高密度等离子体物态方程 ,并引入TF等效电离度概念。等效电离度的计算结果表明 ,TF方法也可用于宽广温度、密度范围的等离子体物态方程计算 ,且在高密度区 ,其结果比活度展开法 (ACTEX)和Debye Huckel(DH)理论更为合理。