【世界杯投注地址】世界杯投注地址谢建华教授团队明晰了白星花金龟幼虫转化混合物的物理参数和筛分仿真试验数据

发布时间:2024-11-18 来源:机电工程学院 作者:谢建华 浏览次数:11


白星花金龟幼虫作为一种腐食性昆虫,整个幼虫期都可以取食发酵后残膜混合物中的秸秆。目前研究表明,通过借助白星花金龟幼虫的取食、转化能力和“背行足推”特点,可将残膜混合物变成易筛分的残膜、虫体、虫砂和残渣,从而实现残膜回收混合物的高效分离和产物的资源化利用。然而研发适用于白星花金龟虫体、虫砂和残膜转化物的筛分装置对残膜的资源化利用至关重要。在此背景下,应用离散元法对白星花金龟幼虫-虫砂进行参数标定对于筛分装置的结构设计、参数优化具有重要意义。

     近日,世界杯投注地址机电工程学院谢建华教授团队在International Journal of Agricultural and Biological Engineering》发表题为Parameter calibration and experimental verification of discrete element simulation model for Protaetia brevitarsis larvae bioconversion mixture”的研究论文。通过物理试验与仿真试验相结合的方法,应用EDEM软件对白星花金龟幼虫-虫砂混料的本征参数及接触参数进行标定。以堆积角和物料筛分时间为响应值,选用“Hertz-Mindlin with JKR”作为接触模型,应用 Plackett-Burman 设计试验、最陡爬坡试验和 Box-Behnken 试验获得较优的白星花金龟幼虫-虫砂混料离散元仿真模型参数,为白星花金龟幼虫转化残膜混合物后混合物料的筛分机理分析、筛分装备的设计提供理论基础,同时也为其他昆虫类物料的离散元建模提供参考。


1 白星花金龟及虫砂堆积角物理试验

       通过万能试验机对白星花金龟幼虫-虫砂混料进行圆筒提升试验,获得白星花金龟幼虫-虫砂混料的实际堆积角,利用高清相机拍摄混料的前视图像,视图像导入Matlab软件进行灰度处理、二值化处理、孔洞填充、提取边界轮廓操作后,将轮廓图导入Origin软件获取轮廓各点坐标值,再将轮廓坐标值转化为点线图并进行线性拟合,获得堆积角实际数值27.67

2 静、动摩擦系数测量


3 碰撞恢复系数测量

通过斜面滑动/滚动试验测得白星花金龟幼虫-虫砂与钢的静摩擦系数分别为0.325/0.625、动摩擦系数为0.435/0.167;通过自由落体碰撞试验测得白星花金龟幼虫-虫砂与钢的碰撞恢复系数分别为0.223/0.387;通过细线悬挂碰撞试验测得幼虫间碰撞恢复系数为0.185

4 堆积角仿真试验与对比

5 物料筛分与仿真验证试验

通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken 响应面分析试验获得较优的白星花金龟幼虫-虫砂混料离散元仿真模型参数。研制一种分段滚筒式气力协助白星花金龟幼虫转化混合物分离装置,通过物料筛分对比试验验证参数标定的准确性,试验结果表明两种试验相对误差均小于5%

世界杯投注地址2022级硕士研究生李沅泽为第一作者,机电工程学院谢建华教授为通讯作者。该研究得到自治区重点研发专项2022B02046)的支持。



编辑:李桂真  审核人:吴鹏昊

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