摘要：开关柜长期发热对其绝缘强度与使用寿命有很大影响,其内部结构复杂,测温设备不能精确监测各部分温升状态。为了更好地控制发热,探究自然对流条件下开关柜内部温度分布规律,采用有限元分析法,将某型号开关柜三维模型进行电磁场-温度场的耦合仿真计算,使发热量的计算结果更加精确,分别得到稳态与瞬态情况下的温度分布云图,温升仿真结果与温升实验的数值误差不超过6%,验证了仿真计算的准确性,为开关柜后续优化设计提供了理论依据。并设置通过不同运行条件,探究了环境温度、负载电流、接触电阻等因素对开关柜发热的影响,深入探究开关柜内部温度分布规律。

摘要：以某一典型的电控单体泵供油单元、可压缩高压油管以及机械式一级弹簧喷油器组成的燃油喷射系统为原型,建立了电控单体泵燃油喷射系统和喷油正时控制策略的耦合仿真模型,为多学科领域复杂系统建模仿真提供了解决方案和系统工程设计的完整平台.

摘要：针对丘陵山区前胡种植使用除草机时存在草土不分离导致杂草复生、碎石飞射伤人的问题,设计了一款抛推组合式草土分离除草机。对称螺旋结构的除草轮将土推向两侧,避免碎石飞射伤人。刀齿将杂草抛向后方实现草土分离,防止杂草复生。螺旋结构除草轮采用中轴对称左右旋向相反布置,使得碎石沿轴向两边飞离,有效防止碎石飞射伤到后方机手。通过理论分析确定除草轮的齿形、齿数,分别进行除草轮在杂草-土壤、碎石-土壤模型中的运动分析。使用EDEM和ANSYS耦合仿真,验证其工作性能和物理性能。通过田间试验,验证除草轮能够实现草土分离,得出机具的最佳工作参数为:除草轮转速13 r/s、前进速度400 mm/s、除草深度35 mm,平均除净率为86.7%。

摘要：穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤,可为幼苗提供优良的生长环境,实现增产增收。针对疏植移栽环节中,可调株距设备自动化程度低,人工作业效率低下,易损苗伤苗等问题,本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器,可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先,对末端执行器整体结构进行设计,确定其工作原理;其次,通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数,并分析其作业状态下受力情况;然后,利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型,进行耦合仿真单因素模拟试验,确定后续正交试验因素范围;最后,搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台,以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素,以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标,进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8 mm、变距速度5 mm/s下,选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验,移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68)mm,72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64)mm。总移栽成功率为93.33%,整机移栽效率为22株/min,满足不同穴盘规格疏植作业需求,适用性强。

摘要：针对蚕豆种子粒径大、三轴尺寸差异大,充种困难的问题,设计了一种带有平带辅助充种装置的气吸式蚕豆精量排种器。通过对充种过程中的动力学分析阐述了平带辅助充种装置及种子的运动机理;利用计算流体力学和离散元法双向耦合模拟的方法(Computational fluid dynamics and discrete element method,CFD-DEM),开展了单因素试验,确定了影响排种器充种性能的主要零部件参数并明晰了平带辅助充种机理;搭建试验台架,选取作业速度、平带输入轴转速和负压为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了二次回归正交组合试验。试验结果表明,影响排种器合格指数的因素主次顺序为:作业速度、负压、平带输入轴转速。对试验结果进行多目标优化,得到最优参数组合为作业速度5.69 km/h、平带输入轴转速395 r/min、负压3845 Pa,对此结果进行排种器性能试验验证,此时合格指数为91.6%、重播指数为3.8%、漏播指数为4.6%,满足蚕豆播种要求。

摘要：小行星探测器在星体表面的稳固附着是探测任务的关键所在。以某型小行星探测器为研究对象,将离散元方法和多体动力学仿真方法相结合,建立了同时考虑缓冲机构作用和碎石层碰撞作用的耦合仿真模型,用来分析小行星探测器在碎石层的附着稳定性。而后,给出了探测器附着稳定性的综合评价参数,并在此基础上,针对典型附着工况,采用耦合仿真模型分析了探测器的附着稳定性。在特定的竖直速度下,通过全因子试验设计方法选取样本点,基于耦合仿真模型的计算结果,利用三阶多项式建立性能评价参数关于不同碎石层坡度、探测器水平速度和偏航角的代理模型,并利用代理模型确定了探测器的附着稳定性边界,分析了不同工况参数下的稳定性边界变化趋势。最后,根据稳定性边界分析结果,确定了三组恶劣附着工况,并在此基础上分析了竖直速度对附着稳定性的影响。该研究方法对于我国未来小行星附着探测任务的顺利开展具有一定的指导意义。

摘要：针对现有马铃薯联合收获机升运输送行程长而导致伤薯率高、破皮率高、机具结构不紧凑等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式,设计了一款适用于马铃薯升运作业的环形减损集薯升运装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯运动学模型和碰撞特性分析,得到影响升运效率和薯块损伤的主要因素,通过DEM-MBD耦合构建薯块和装置模型,得到最优参数组合:升运挡板高度为199.21 mm、升运挡板与升运输送带间夹角为75.86°、相邻两升运挡板间距为240.35 mm。台架试验表明:上料量为24 t/h,升运输送带运行速度为0.8、1.0、1.2 m/s时,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为636.63、593.29、685.63 m/s^(2),破皮率为1.13%、1.06%、1.21%,碰撞加速度峰值均小于马铃薯临界损伤阈值。田间试验表明:作业速度为0.6、0.7、0.8 m/s时,伤薯率为0.94%、1.06%、1.12%,破皮率为1.09%、1.21%、1.33%,环形减损集薯升运装置运行正常,未出现薯块掉落等现象,各部件配合协调,满足装袋型马铃薯联合收获机高效稳定的作业要求。

摘要：针对基于整体建模的卧式柔性清土辊性能优化方法存在仿真成本高的问题,该研究提出一种局部预测整体的建模方法,既降低仿真计算量,同时可以对柔性清土辊进行优化设计。首先,提取柔性清土辊的最小结构特征,并基于几何相似性原理构建整体性能预测模型。其次,基于离散元法(Discrete element method,DEM)与多柔性体动力学(multi-flexible-body dynamics,MFBD)耦合仿真技术优化求解最小特征结构的最优作业性能。最后,依据预测模型估算柔性清土辊的整体性能。柔性清土辊的清土率和阻力矩与其刷片数量的线性拟合决定系数分别为0.987和0.99。基于局部建模方法和EDEM-RecurDyn耦合技术建立最小特征结构与土壤互作模型,其接触计算量仅为整体建模方法的8%左右。前进速度、安装角、轴向长度和叶片锥角对最小特征结构和刷片的作业性能影响显著,仿真优化结果分别为0.3 m/s、30°、50 mm和0°。上述条件下最小特征结构的清土率和阻力矩为36.87%、18.91 N·m,单个刷片的清土率和阻力矩为2.80%和2.78 N·m,最小特征结构的物理试验结果与仿真结果的相对误差为3.74%和10.15%,单个刷片的物理试验结果与仿真结果的相对误差为10.36%和9.71%。预测模型估算的柔性清土辊的清土率和阻力矩分别为97.07%和78.68N·m;物理试验结果与预测模型估算结果的相对误差为7.84%和4.55%;整体建模方法优化结果与局部建模方法优化结果的相对误差为10.66%和6.76%。研究结果为复杂柔性体与散粒体互作建模提供了思路。

摘要：为揭示振动筛振动与物料颗粒运动的相互作用,了解振动参数对系统动态特性的影响,建立了振动筛系统动力学与颗粒动力学的耦合分析模型,实现了振动筛系统筛分过程的实时双向耦合仿真,有效提高了仿真模型的精度。根据振动筛分试验计算出筛分产品的实际产率,得到了稳定状态下各层筛网上的颗粒分布情况。相较于未耦合模型,考虑振动筛与颗粒动力学耦合的模型能获得更为精确的受力分析,且计及了筛体对物料的抛掷作用,避免了传统仿真中各层筛面的颗粒堆积,与实际筛分情况更相符。同时,分析也表明物料最大冲击力不随筛网层数的下移而降低。文中最后研究了物料冲击力随振动筛主要参数的变化规律,发现:物料冲击力的大小随筛面面积呈同方向改变,筛网长度的变化会造成物料驻留时间的变化,从而影响冲击力;物料冲击力的大小随筛面倾角的增大而减小;当振动方向角在57°~90°范围内变化时,冲击力呈倒V字型变化。文中研究结果为振动筛的减振降噪动态优化设计提供了理论指导。

摘要：为了解决新型锤片式粉碎机透筛效率较低的问题,设计出两种不同结构的筛网。使用Fluent对安装不同筛网的分离装置进行气流场模拟,随后将模拟出的气流场导入EDEM进行耦合仿真。对比分析了物料在安装不同筛网的分离装置中的运动情况,统计单位时间内的出料量,对新型锤片式粉碎机的透筛效率进行定义,比较了原始筛网与改进后筛网的透筛效率。结果表明:与原始筛网相比,改进后的凹版型筛网在凹面数为2的情况下,透筛效率达到最优,相对于原始筛网透筛效率提高了32.65%。最后通过试验对模拟得出的结果进行验证。统计原始筛网与凹版型筛网在单位时间内的出料量,结论表明:设计出的筛网能有效提高物料透筛效率。