全膜双垄沟机械化垄体成型、膜土耦合过程解析及其种床高效构建方法
结题报告
批准号:
51775115
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
戴飞
依托单位:
学科分类:
E0506.机械设计学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
韩正晟、张锋伟、高爱民、冯福学、李妙祺、宋学锋、辛尚龙、郭笑欢、魏万成
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中文摘要
全膜双垄沟播技术抗旱、增产被中国西北旱区大面积推广,实现其种床机械化构建是必然趋势。目前全膜双垄沟种床垄体成型机理与其膜土耦合机制不明晰,关键作业机构设计理论缺失,致使覆膜异形双垄种床机械化构建失效成为触发其生产系统功能弱化、生产环节机械化受阻的核心难题。通过研究全膜双垄沟典型种床物理机械特性,探知种床失效特征及其控制策略;结合散体动力学和土壤动力学理论,分析耕作部件切削种床土壤运动行为,探明异形垄体耕作成型机理;借助DEM-MBD耦合理论及非线性有限元法,建立覆膜覆土机构多目标优化模型,阐明机械化覆膜覆土动态作业机理;应用高速摄像技术与气固耦合理论,揭示种床构建中膜土耦合瞬时特征,探求最佳覆土镇压协同约束条件。据此,创制高性能起垄、覆膜覆土组合机构,形成全膜双垄沟种床机械化高效构建方法及理论。研究结果将有效提升全膜双垄沟生产系统全程机械化水平,对保障西北旱区农业生产力及粮食安全意义重大。
英文摘要
The furrow sowing with whole plastic-film mulching on double ridges has been widely used in the arid region of northwest China, because it can resist drought and increase production. So the mechanical building the seedbed is an inevitable trend in farming. At present, the mechanized farming process and method of ridge forming, film and soil coupling with whole plastic-film mulching on double ridges is unsharpness, and the key operation mechanism design theory was lacked. which caused the seedbed mechanical building failure was the core problems of production system function weaken and production mechanization processes blocked. Through the research of typical seedbed physical and mechanical properties of whole plastic-film mulching on double ridges, so the seedbed building failure characteristic and its control strategy was ascertained. Under the theory of granular dynamics and soil dynamics, analyzing the motion behavior of cutting bed soil with farming parts, and explaining the irregularity ridge forming principle of mechanized farming. By using DEM-MBD coupling theory and nonlinear finite element method, the multi-objective optimization model of film mulching and soil covering mechanism was established, which expound the dynamic operation mechanism of film mulching and soil covering. Application of high-speed video technology and the gas-solid coupling theory, in order to reveal film and soil coupled transient characteristics in seedbed building process, meanwhile, explore the best constraint condition of covering and rolling soil. Accordingly, which create the high-performance ridging and film-soil coupling combined mechanism, and also improve the theory of seedbed mechanical building with whole plastic-film mulching on double ridges. The results will effectively promote the entire mechanization level of production system of whole plastic-film mulching on double ridges, which have great significance to ensure agricultural productivity and food security in arid northwest China.
全膜双垄沟播技术抗旱、增产被中国西北旱区大面积推广,实现其种床机械化构建是必然趋势。目前,全膜双垄沟种床垄体成型机理与其膜土耦合机制不明晰,关键作业机构设计理论缺失,致使覆膜异形双垄种床机械化构建失效成为触发其生产系统功能弱化、生产环节机械化受阻的核心难题。本项目研究围绕全膜双垄沟种床机械化构建关键技术与装备,开展全膜双垄沟覆膜种床物理机械特性、水热效应数值模拟及其结构优化研究;建立种床机械化旋耕起垄、覆土、镇压相关离散元仿真理论与模型;以此为据完成全膜双垄沟种床机械化构建过程中旋耕起垄、覆土、镇压装置的设计研究、流场模拟及工作参数优化。项目研究成果阐明了起垄覆膜条件下不同类型耕作部件、覆膜装置与种床土壤的相互作用关系研究,揭示了全膜双垄沟机械化覆膜覆土动态协同作业机理,创制了横腰带覆土式全膜双垄沟覆膜联合作业机和全膜双垄沟双幅覆膜覆土联合作业机,形成了全膜双垄沟种床机械化高效构建理论与方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2020
期刊:中国农业大学学报
影响因子:--
作者:魏万成;戴飞;张锋伟;张仕林;史瑞杰;刘元祥;沈鹏云
通讯作者:沈鹏云
DOI:--
发表时间:2020
期刊:干旱地区农业研究
影响因子:--
作者:魏万成;戴飞;张锋伟;张仕林;史瑞杰;刘元祥
通讯作者:刘元祥
DOI:--
发表时间:2019
期刊:中国农业大学学报
影响因子:--
作者:史瑞杰;戴飞;赵武云;张锋伟;马海军;马明义
通讯作者:马明义
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Int J Agric & Biol Eng
影响因子:--
作者:Dai Fei;Guo Wenjuan;Song Xuefeng;Shi Ruijie;Zhao Wuyun;Zhang Fengwei
通讯作者:Zhang Fengwei
DOI:--
发表时间:2020
期刊:农业机械学报
影响因子:--
作者:戴飞;宋学锋;赵武云;魏万成;张锋伟;马海军
通讯作者:马海军
玉米全膜双垄沟“一膜两年用”机械化分层扎穴追肥过程解析及其智能高效施肥方法
  • 批准号:
    52365029
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    戴飞
  • 依托单位:
全膜双垄沟机械化切膜起茬、膜杂分离过程解析及其残膜高效回收方法
  • 批准号:
    52065005
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    戴飞
  • 依托单位:
基于直插破膜成穴特性的玉米全膜双垄沟机械化播种方式作业机理及其产量效应研究
  • 批准号:
    51405086
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    戴飞
  • 依托单位:
国内基金
海外基金