基于有限元方法的采棉机集棉筒气流场分析与优化

这里针对垂直摘锭式采棉机采摘头集棉筒堵塞问题,引用Fluent软件和风洞实验平台,对集棉筒结构和工作参数进行了改进。首先,改变集棉筒入口几何尺寸,建立了几种优化模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明,改变入口几何尺寸是不能够避免集棉筒堵塞问题;其次,改进集棉筒边界条件,并在仿真过程对集棉筒底部施加了正压速度入口,仿真结果表明,改变集棉筒边界条件是解决其堵塞问题的最佳手段;最后,建立了风洞实验台,制作了集棉筒实物,并实际测试了集棉筒内部气流场速度值,再将实验数据与仿真数据相对比,验证了仿真结果的可靠性;这里对采棉机气力输送系统的设计与优化提供了科学的依据。

籽棉团悬浮速度的理论算法与试验验证

针对常规悬浮速度理论值与测试值偏差大的问题,该研究以常规悬浮速度理论为基础,通过量纲分析法和力平衡原理,建立籽棉团物理属性与阻力系数之间的关系,提出一种轻软可压缩颗粒悬浮速度理论模型。在棉田测试单颗棉桃完全开裂时所含籽棉团直径,确定气力输棉管道最小直径,并通过管流雷诺数和绕流雷诺数计算确定阻力系数。用体积法测试籽棉团密度,用等密变径法制备6种不同密度、18种不同直径的球形籽棉团试样并进行悬浮速度试验测试。结果表明,单颗棉桃全开裂时直径变化范围在38~54 mm之间,此范围内管流和绕流雷诺数都大于500,阻力系数为0.44;籽棉团松散密度范围为20~90 kg/m^(3),半压实密度范围为90~220 kg/m^(3);籽棉团悬浮速度测试值从直径比(籽棉团直径与管道直径之比)大于0.6开始与常规悬浮速度理论值偏离,直径比等于1时籽棉团悬浮速度测试值不等于0。采用该研究提出的理论算法时,得到的籽棉团悬浮速度分布特征和大小与测试结果基本吻合,平均相对误差为4.6%,并通过方差分析验证了该研究提出的理论算法的有效性。这为籽棉、羊毛和驼绒等轻软可压缩物料的气力输送系统和装置的改进设计提供理论算法。

一种新型棉花种子球化技术及其对棉花出苗、产量和品质的影响

以早熟直播棉品种JX0010为供试材料,采用木薯改良性淀粉、膨润土、硅藻土、凹凸棒土和育苗基质对棉花种子进行球化处理,并在湖南农业大学耘园试验基地进行了种子处理、播期和播种密度的三因素再裂区试验,探究棉花种子球化处理对棉花出苗率、生育期、纤维品质和产量的影响。结果表明,种子球化处理后的棉花生育期为101~108 d,较种子直播(116~126 d)显著缩短15~18 d。棉花种子球化处理后的出苗率和出苗穴率分别比种子直播提高19.63%~25.00%和14.82%~20.74%,二者差异显著。与种子直播相比,球化处理后的棉花单株铃数、单铃重、籽棉产量和皮棉产量均显著提高。种子处理对纤维品质并无显著影响,但在各因素相互作用下有一定程度变化。综合分析,棉花种子球化处理可以提高棉种出苗率,缩短生育期,达到高产的目的。