Optimización de la estructura y simulación del rendimiento de un esparcidor de fertilizante de doble disco basado en EDEM-CFD
Autores: Ou, Mingxiong; Wang, Guanqun; Lu, Ying; Zhang, Zhengji; Pan, Huijie; Jia, Weidong; Dong, Xiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización de la estructura y simulación del rendimiento de un esparcidor de fertilizante de doble disco basado en EDEM-CFD
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Problemas
Simulación
Parámetros
Rendimiento
Experimental
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar problemas prácticos, como la distribución desigual de fertilizantes y la mala dispersión de partículas, durante la operación de un esparcidor de fertilizante de doble disco centrífugo, se realizó inicialmente una simulación del método de elementos discretos (DEM). En esta simulación, el ángulo de inclinación de la cuchilla, el ángulo de desplazamiento de descarga del fertilizante y la altura de esparcimiento fueron seleccionados como factores experimentales. El ancho de esparcimiento y el coeficiente de variación (C) de la uniformidad del fertilizante sirvieron como indicadores de evaluación. Se diseñó un experimento de simulación ortogonal cuadrático para evaluar el rendimiento de esparcimiento. Posteriormente, se establecieron ecuaciones de regresión para optimizar parámetros y determinar la configuración de diseño óptima. Los resultados experimentales mostraron un rendimiento óptimo con un ángulo de inclinación de la cuchilla de -5 grados, un ángulo de desplazamiento de descarga de fertilizante de 45 grados, una altura de esparcimiento de 1050 mm y una velocidad de rotación del disco de 400 rpm. Dado que los esparcidores de fertilizante son susceptibles a la resistencia del aire y al viento ambiental durante las operaciones en campo, se empleó un método de acoplamiento EDEM-CFD para simular condiciones operativas realistas. Los resultados de la simulación virtual demostraron un rendimiento óptimo de esparcimiento de fertilizante a velocidades de rotación del disco que van de 350 a 400 rpm en condiciones de viento de cola, y de 400 a 500 rpm en condiciones de viento de frente. Basándose en los resultados de la simulación, se construyó y probó un prototipo. Los resultados experimentales coincidieron estrechamente con las predicciones de la simulación, confirmando así la efectividad del modelo de simulación. Este estudio proporciona información valiosa y sirve como referencia para diseñar y optimizar el rendimiento del esparcidor de fertilizante en condiciones operativas prácticas.
Descripción
Para abordar problemas prácticos, como la distribución desigual de fertilizantes y la mala dispersión de partículas, durante la operación de un esparcidor de fertilizante de doble disco centrífugo, se realizó inicialmente una simulación del método de elementos discretos (DEM). En esta simulación, el ángulo de inclinación de la cuchilla, el ángulo de desplazamiento de descarga del fertilizante y la altura de esparcimiento fueron seleccionados como factores experimentales. El ancho de esparcimiento y el coeficiente de variación (C) de la uniformidad del fertilizante sirvieron como indicadores de evaluación. Se diseñó un experimento de simulación ortogonal cuadrático para evaluar el rendimiento de esparcimiento. Posteriormente, se establecieron ecuaciones de regresión para optimizar parámetros y determinar la configuración de diseño óptima. Los resultados experimentales mostraron un rendimiento óptimo con un ángulo de inclinación de la cuchilla de -5 grados, un ángulo de desplazamiento de descarga de fertilizante de 45 grados, una altura de esparcimiento de 1050 mm y una velocidad de rotación del disco de 400 rpm. Dado que los esparcidores de fertilizante son susceptibles a la resistencia del aire y al viento ambiental durante las operaciones en campo, se empleó un método de acoplamiento EDEM-CFD para simular condiciones operativas realistas. Los resultados de la simulación virtual demostraron un rendimiento óptimo de esparcimiento de fertilizante a velocidades de rotación del disco que van de 350 a 400 rpm en condiciones de viento de cola, y de 400 a 500 rpm en condiciones de viento de frente. Basándose en los resultados de la simulación, se construyó y probó un prototipo. Los resultados experimentales coincidieron estrechamente con las predicciones de la simulación, confirmando así la efectividad del modelo de simulación. Este estudio proporciona información valiosa y sirve como referencia para diseñar y optimizar el rendimiento del esparcidor de fertilizante en condiciones operativas prácticas.