全膜双垄沟膜面气流场与种床覆土互作过程模拟研究

摘要：

为进一步提升全膜双垄沟种床构建质量,合理膜面覆土及减少扬尘,探究膜面覆土与气流间互作规律,本文以甘肃省定西市临洮县境内52986号气象观测站点近30年的年平均风速1.32 m/s、年平均极大风速18.07 m/s、月平均极大风速26.5 m/s为仿真数据来源,以正北方向为基准,以农户经验选择覆膜方向范围0°～90°的最小值、中间值、最大值为全膜双垄沟种床构建方向,分别建立T1(0°)、T2(45°)、T3(90°)3个种床模型,采用CFD-DEM气固耦合技术,得出不同风速、不同方向下全膜双垄沟种床覆土与气流场间的互作机制,综合空气流场、太阳辐射能、耕地利用率对全膜双垄沟种床构建的影响,对其构建方法进行优化,最后进行了田间验证试验.种床覆土表面流场分析表明:当空气流速恒定时,横腰带覆土表面空气最大流速由大到小依次是T3、T1、T2,大垄面覆土空气流速与标准空气流速差值由大到小依次是T3、T1、T2.种床覆土过程分析表明:当空气流速恒定时,种床及土壤颗粒对气流影响程度由大到小依次是T3、T1、T2,气流对颗粒影响程度由大到小依次是T3、T1、T2.由此可知T3模型种床及覆土表面气流速度最大,所受气流影响最大,膜面覆土移动距离最大,易形成扬尘,同时大垄面覆膜交接点极易渗入气流,引起大风揭膜现象,影响作物生长,危及经济效益.优化后的种床构建方法应遵循种床覆土位移最小、太阳辐射能最大、构建效率最快、南坡(向阳坡)耕地优先、南北走向耕地优先原则,优先采用模型依次是T1、T2、T3.田间试验结果表明:当空气流速为2.77 m/s、风向北风时,平均种床合格率由大到小依次是T2、T1、T3,覆膜效率、耕地利用率、采光面积占有率由大到小依次是T1、T3、T2,试验结果与仿真模拟结果高度一致,验证了模型的可靠性.

关键词：西北旱作区、全膜双垄沟播、种床覆土、膜面气流场、互作过程、CFD-DEM

所属期刊栏目：53

分类号：S233.1(农业机械化)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;甘肃省杰出青年基金;农业科研杰出人才培养计划;甘肃省自然科学基金;甘肃省教育厅优秀研究生创新之星项目

在线出版日期：2023-01-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：40-51