番茄育苗排种器流场仿真分析与优化

摘要

[目的]番茄育苗是番茄生产中的关键环节之一，其中番茄种子因形状不规则且重量较轻，使得高性能育苗成为产业的难点问题。借助仿真试验和台架试验确定番茄育苗排种器最优结构参数和工作参数，期望为番茄丰产提供关键技术支撑。[方法]首先通过单因素试验，确定了负压气室直径、扇叶叶片厚度、扇叶叶片个数3个因素对吸管入口负压的影响规律；然后通过正交试验对排种器结构参数进行优化设计，得到最优结构参数组合；最后将优化方案3D打印成实物装至试验台架上进行台架试验，进一步验证结构参数优化后排种器的性能，并通过正交试验得到最优工作参数。[结果]仿真验证试验表明，扇叶叶片个数为9、负压气室直径为66 mm、扇叶叶片厚度为2.1 mm时，吸管入口负压为143.32 Pa，响应面法预测结果与CFD数值模拟的误差为2.19%；台架验证试验结果表明，扇叶转速1 500 r·min^-1时，型孔入口负压值为137.79 Pa，型孔负压台架试验和数值模拟试验的结果误差为4.01%。[结论]工作参数优化试验结果表明，最佳工作参数组合为滚筒转速8.5 r·min^-1、扇叶转速2 400 r·min^-1，其排种合格率、重吸率、漏吸率分别为93.92%、5.66%和0.42%，满足番茄育苗排种要求。

关键词

番茄育苗 / 气吸式 / 轴流 / CFD / 参数优化