脉冲气流式红枣采收装置流场特性分析与实验研究

这篇研究针对新疆红枣采收中人工效率低、机械损伤大的问题，创新性地提出基于偏转板的脉冲气流采收方法。通过CFD模拟和正交旋转组合实验，优化了气流速度、振荡频率和角度等关键参数，最终实现92.98%的净采收效率和0.54%的损伤率（相对误差<5%），为气振式采收装备设计提供了理论依据和技术参考。

　　

Highlight

本研究创新性地将脉冲气流技术应用于红枣采收领域，通过偏转板振荡产生双脉冲气流，结合计算流体力学(CFD)模拟和响应面优化，突破传统机械采收高损伤瓶颈。

关键发现

1. 矮化密植枣园特性：实验选用新疆骏枣为对象，测定其果实-果柄系统临界脱落力为7.54±0.32 N，为气流参数设计提供生物力学依据。

2. 脉冲流场动态特征：当偏转板以±30°、2Hz振荡时，气流速度呈现"双峰"脉冲特性（峰值达32.4 m/s），每个周期产生两次有效冲击。

3. 参数优化模型：建立三因素（气流速度/振荡频率/偏转角）响应面模型，最优组合下采收效率达92.98%，较传统机械采收损伤率降低85%以上。

技术突破

• 首创"气振协同"采收机制，通过CFD模拟揭示脉冲流场时空演化规律

• 开发基于Box-Behnken设计的参数优化系统，实现采收效率-损伤率双目标平衡

Conclusion

该气振式采收装置成功解决新疆红枣产业机械化瓶颈，其脉冲流场调控方法为其他浆果采收提供普适性技术框架，推动特色林果产业可持续发展。