Establecimiento de un modelo de elementos discretos para partículas de trigo basado en el método elipsoidal y acoplamiento CFD-DEM
Autores: Gu, Boxuan; Hu, Can; Xing, Jianfei; He, Xiaowei; Wang, Xufeng; Ren, Kai; Wang, Long
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La precisión de la simulación juega un papel fundamental en la determinación de los parámetros de diseño de la tubería de presión y el distribuidor en un sistema de siembra centralizado neumático. Este estudio adoptó el método de elementos discretos (DEM) para investigar modelos de semillas de trigo y sus características de movimiento dentro de un dispositivo de dosificación de semillas de precisión neumático. Utilizando trigo Xinchun No. 6 como sujeto experimental, se emplearon modelos de combinación de múltiples esferas (5, 7, 9 y 11 bolas) para describir la morfología de las partículas de semillas. Además, mediante el método de acoplamiento del Método de Elementos Discretos (DEM) y la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), junto con pruebas de banco, se analizaron la velocidad de suspensión de aire de las semillas y las características de movimiento del dispositivo de suministro de semillas bajo diferentes modelos de partículas. Las propiedades físicas de las semillas de trigo se midieron durante los experimentos. Los resultados de la simulación indicaron que, a medida que aumentaba la tasa de suministro de semillas, la distribución de la velocidad del flujo de aire dentro del modelo se volvía más uniforme, mejorando la estabilidad de la velocidad de suspensión. Las comparaciones entre experimentos y simulaciones validaron la fiabilidad de los modelos de partículas, con el error relativo mínimo en la velocidad de suspensión determinado como 0.21% para el modelo de 9 bolas. Además, en comparación con los otros modelos, los modelos de 9 y 5 bolas simularon de manera más precisa el comportamiento dinámico de las semillas dentro del dispositivo de suministro de semillas. Para el modelo de 9 bolas, el error relativo de la velocidad de las partículas en el dispositivo de suministro de semillas es del 1.39%, y, en la simulación de desplazamientos en las direcciones X e Y del dispositivo de suministro de semillas, el error promedio es del 9.51%. La efectividad de los modelos de combinación de múltiples esferas fue verificada, lo que indica su capacidad para reflejar con precisión el comportamiento dinámico de las semillas de trigo y mejorar la eficiencia de diseño y optimización de los dispositivos de dosificación de semillas de precisión neumáticos.
Descripción
La precisión de la simulación juega un papel fundamental en la determinación de los parámetros de diseño de la tubería de presión y el distribuidor en un sistema de siembra centralizado neumático. Este estudio adoptó el método de elementos discretos (DEM) para investigar modelos de semillas de trigo y sus características de movimiento dentro de un dispositivo de dosificación de semillas de precisión neumático. Utilizando trigo Xinchun No. 6 como sujeto experimental, se emplearon modelos de combinación de múltiples esferas (5, 7, 9 y 11 bolas) para describir la morfología de las partículas de semillas. Además, mediante el método de acoplamiento del Método de Elementos Discretos (DEM) y la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), junto con pruebas de banco, se analizaron la velocidad de suspensión de aire de las semillas y las características de movimiento del dispositivo de suministro de semillas bajo diferentes modelos de partículas. Las propiedades físicas de las semillas de trigo se midieron durante los experimentos. Los resultados de la simulación indicaron que, a medida que aumentaba la tasa de suministro de semillas, la distribución de la velocidad del flujo de aire dentro del modelo se volvía más uniforme, mejorando la estabilidad de la velocidad de suspensión. Las comparaciones entre experimentos y simulaciones validaron la fiabilidad de los modelos de partículas, con el error relativo mínimo en la velocidad de suspensión determinado como 0.21% para el modelo de 9 bolas. Además, en comparación con los otros modelos, los modelos de 9 y 5 bolas simularon de manera más precisa el comportamiento dinámico de las semillas dentro del dispositivo de suministro de semillas. Para el modelo de 9 bolas, el error relativo de la velocidad de las partículas en el dispositivo de suministro de semillas es del 1.39%, y, en la simulación de desplazamientos en las direcciones X e Y del dispositivo de suministro de semillas, el error promedio es del 9.51%. La efectividad de los modelos de combinación de múltiples esferas fue verificada, lo que indica su capacidad para reflejar con precisión el comportamiento dinámico de las semillas de trigo y mejorar la eficiencia de diseño y optimización de los dispositivos de dosificación de semillas de precisión neumáticos.