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为解决玉米大豆复合种植中株距小、排种盘转速快导致的充种性能下降问题，研究人员基于 DEM-CFD 耦合方法，对双充式气吸排种器开展研究。得出理想参数组合，验证其满足高速精播标准，为气吸式排种器密播研究提供理论支撑。
在农业现代化进程中，玉米与大豆的复合种植模式因兼具节本增效、稳产高产的优势而备受关注。这种模式通过优化玉米边行高产优势与扩大大豆种植面积，实现了两种作物的协同共生。然而，该模式下大豆与玉米密植间距缩小至 8-12 厘米，排种盘转速加快，对高速精准播种技术提出了更高挑战。传统气吸式排种器在高速作业时，常因排种盘转速过高导致种子吸附不稳定、充种效率下降，进而影响播种质量。如何在保证单粒精准吸附的同时提升漏种控制效果，成为制约复合种植模式推广的关键技术瓶颈。
为突破这一技术难题，国内研究团队针对玉米和大豆的双充式气吸排种装置展开深入研究。该团队以实现单粒种子精准吸附、优化充种时间与曳力为目标，通过多维度分析排种速度、单行孔数量与直径、气室负压等参数对充种性能的影响，揭示种子运动与曳力的内在关联，为排种器的性能优化提供理论依据。研究成果发表在《Computers and Electronics in Agriculture》，为气吸式排种技术的创新发展注入新动力。
研究人员主要采用 DEM-CFD 耦合仿真技术（离散元 - 计算流体动力学，用于模拟气固两相流相互作用）构建充种模型。通过单因素实验与二次旋转正交复合设计，以最大单粒充种指数为优化准则，系统分析排种过程中的气固耦合动力学特性，探究不同参数组合下种子在负压环境中的运动规律与受力特征。
种子排种器结构设计
研究设计的双充式气吸排种器主要由负压腔、投种轮、排种盘、密封垫、清种刀、喂料控制板、排种器壳体及传动轴组成。其工作周期通过负压吸附与机械辅助双重机制，实现种子的精准填充与有序排出，有效应对复合种植中株距小、排种速度快的技术要求。
仿真模型验证
通过对比仿真与实验结果发现，负压分布模拟值与实测数据吻合度较高，可用于单因素实验分析。曳力测量结果显示，实验值略小于仿真值，这归因于实验环境中气密性无法达到理想状态。该验证结果为模型的可靠性提供了数据支撑，确保后续参数优化的科学性。
关键参数优化
经单因素实验与正交设计优化，确定双充式气吸排种器的理想参数组合为：孔径 4.5 毫米、单行孔数 26 个、气室负压 5 千帕、排种速度 8.3 千米 / 小时。在此参数下，玉米与大豆的充种指数预测值分别达 96.27% 和 96.17%，展现出优异的单粒充种性能。
田间验证与应用效果
在 8-12 千米 / 小时作业速度下的验证试验表明，优化参数后的排种器各项指标均满足玉米与大豆高速精播的农艺标准，合格指数超过 91.66%，变异系数低于 6.26%。这一结果证实了该装置在实际生产中的可行性与稳定性，为复合种植模式的规模化应用提供了关键装备支持。
研究通过 DEM-CFD 耦合方法揭示了气吸排种器内气固两相流的相互作用机制，明确了负压、排种速度等参数对充种性能的影响规律。所提出的双充式结构设计与参数优化方案，显著提升了排种器在高速作业下的稳定性与精准度，为解决玉米大豆复合种植中的播种难题提供了切实有效的技术方案。该研究不仅丰富了气吸式排种技术的理论体系，更为我国现代精准农业装备的创新发展提供了重要的实践参考，对推动复合种植模式的普及与农业生产效率的提升具有深远意义。
