基于DEM-MBD耦合方法的滚动勺式亚麻精量排种器机理分析与优化研究

本文创新性地采用离散元-多体动力学耦合方法(DEM-MBD)，系统研究了滚动勺式亚麻排种器在0.75-1.25 m·s?1作业速度下与土壤-种子的互作机制。通过建立"装置-土壤-种子"三维耦合模型，揭示了作业速度对合格率(误差<6.66%)、播种深度变异系数(误差<8.37%)等关键指标的影响规律，为丘陵山区亚麻播种装备优化提供了重要理论支撑。

　　

Highlight

本研究基于DEM-MBD耦合方法，首次实现了滚动勺式亚麻排种器在黄土高原地区的动态作业模拟。通过创新性地整合RecurDyn软件的CMotion Group功能，成功复现了装置在田间滚动播种的全过程。

运动状态与受力分析

模拟排种器在0.75/1.00/1.25 m·s^?1三种作业速度（对应角速度2.0/2.7/3.3 rad·s^?1）下的实际工况。研究发现：随着速度提升，种子在型孔内的流动状态呈现显著变化——合格率下降5.27-6.66%，漏播率增加，而土壤对种子的缓冲作用（DEM）与装置机械力（MBD）的耦合效应直接影响播种均匀性。

关键发现

• 土壤压缩力与粒子流向可视化揭示了"鸭嘴"开合机构对种群的引导机制

• 动能变化曲线显示1.00 m·s^?1时种子-土壤能量交换最稳定

• 播种深度变异系数(CV)相对误差仅3.30-8.37%，验证模型可靠性

Conclusion

建立的DEM-MBD耦合模型能精准预测：

1. 1.

   装置作业速度与播种性能的非线性关系

2. 2.

   种子入土瞬间的动力学特征

3. 3.

   土壤扰动对播种精度的关键影响

   该研究为旱区小粒作物播种装备研发提供了创新性分析方法。