基于Fluent的作物留茬防风蚀效应研究
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基于 Ｆｕ ｎ 的作物 留茬 防风蚀效应研究 ｌｅ ｔ
包 洪涛 赵 士 杰
内蒙古农 业大 学机 电工 程学 院
［ 摘
要】 作物 留茬是 一 项防止农 田土壤 风 蚀 的 简单 而有效 的保护 措施 。本 文利 用计 算流 体 力
学 软 件 Ｆｕ ｎ 对 ＯＦ ｌｅ ｔ ＤＹ一 ． 可 移 动 式 风 蚀 风 洞 在 作 物 留 茬 影 响 下 的 内部 流 场 进 行 了 仿 真 模 拟 研 １ ２型 究 ， 以直观 的得到 流场 压 力和速度 分布 图 ， 可 直观 的 了解 作 物 留茬 对 风 洞 内流 场 的 影 响 。
农 业 出版 社 。 ０ ５ ２０． 【］ 北 农 学 院 ， 牧 机 械 化 （ 二 版 ）北 京 ： 国 ３东 畜 第 ， 中
农 业 出 版 社 ．９ ７ １９ ．
左 右 ， 前 的喂 人辊 为铸 件 重 量 为 ６ ｇ左 右 ， 之 ｋ 大
大 降 低 了生 产 成 本 。
农 村牧 区机 械 化譬 ｌｊ ： ０年第 ６期 （ 总第 ＿１ ） ９董 期
节 省 时 间 ， 大 降 低 产 成 本 ， 加 适 用 于 铡 碎 青 大 更
干 玉米秸 、 草 、 谷 稻草 、 麦秸牧 草 等 。达 到了此 次
改 进 的 目的。
图 ２
参 考文 献：
【】 涛 ， 牧 工 程 学 ， 国 农 业 科 学 技 术 出 版 １黄 畜 中
社 ． ０ ７３ ２ ０ ．．
４ 改 进 后 的 优 点
４ １ 改 进 后 的 喂 入辊 轴 与 滚 筒 采 用 焊 接 的 形 ．
式 ， 轴 的中 问段不用 加工 ， 少加工工 时 。 其 减 ４２ 改 进 后 的 喂 入 辊 为 焊 接 件 重 量 大 约 在 ２ ｇ ． ｋ
【］ ２ 蒋恩 臣 ， 畜牧 业机 械 化 （ 第三 版 ） 北京ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ： 国 ， 中
表 时 的速度 变化分 布情况 。
１ Ｆｕ ｎ 简 介 ｌｅ ｔ
式 也是 由土 壤风 蚀 沙化 引 起 ， 并且 退化 程度 高 ， 类 型复杂ｆ ２ ］ 。植物 对防 治土壤 风蚀 的作用 早 已被 人们 所 认识 ，但 对 作物 秸 秆残 茬 的作 用形 式仍
Ｆｕ ｎ 是用 于计 算 流体 力学 和传 热 问题 的 ｌｅ ｔ 程序 ， 只要 涉及 流 体 、 热 及化 学反 应 等工 程 问 传
的 部 分 免 受 风 的 吹 蚀 ：作 物 秸 秆 具 有 较 强 的 固
土作 用 ， 可增 强 土壤 的抗 风 蚀 能力 ； 止被蚀 物 阻
的运动 ， 使 运 动颗 粒 沉积嘲 随着 流体 力 学计 促
形 、 面体 、 面 体 及 其混 合 网格 ． 四 六 并输 出用 于 Ｆｕ ｎ 求 解器计 算 的格 式 ； ｌｅ ｔ 然后 利用 Ｆｕ ｎ 求 解 １ｅ ｔ
【 关键 词】 土壤风蚀 Ｆ ｅ ｔ 风 洞 数 值模 拟 ｌｎ ｕ
引 言
中采 用 Ｆｕ ｎ 软 件 ，用数 值分 析方 法 对风 洞 内 ｌｅ ｔ
流 场 进 行 分 析 ， 能 清 楚 的 看 出 气 流 经 过 留 茬 地
风 蚀 是 一 个 全 球 性 的 生 态 环 境 问 题 ，全 世 界 的 土 地 因 风 蚀 而 发 生 退 化 、 化 ， 占 全 球 土 沙 约 地退化 面积 的 ４ ． ６４ 。 我 国 ， 漠 化 的 主要 形 ％Ⅲ 在 荒
条 板 上无 齿 ， 防 喂 入 时 塞 草 影 响 喂 入 效 果 。 以
４３ 改 进后 的喂入辊 喂料 匀速 ， 打滑 ， ． 不 使切 料
段 匀速 。
５ 结 论
对改 良后 的机 器进 行 了改造 实 验 ．结 果 表 明切 料段 明显均 匀 ，且 提 高 了生 产效 率 为用 户
一 ～ ～
图 ３ 速 度 矢 量
图 ４ Ｙ ０５ 速 度 等 值 线 ＝ ．ｍ
效果 。
积非负 。得到 如图 ｌ 示的风 洞模型 。 所 ４ Ｆｕ ｎ 计算及分 析 ｌｅ ｔ ４１ 求解器及计 算模型 ． 该模拟的雷诺数 Ｒ 按下式计算：ｅ 墨 。 Ｒ： ＿ Ｐ
题， 都可 以用 Ｆｕ ｎ 进行计 算 。 先利 用 Ｇ ｍ ｉ ｌｅ ｔ 首 ａ ｂｔ
进 行 流 动 区域 几 何 形 状 的 构 建 、边 界 类 型 以 及 网格 的 生 成 ． ｌｅｔ 件 可 以 采 用 三 角 形 、 四 边 Ｆｕ ｎ 软
缺 乏定 量 的研究 。 中国农 业 大学 的高 焕文 教授 等研 究 表 明 ： 物秸 秆 残茬 覆 盖地 表 ， 被 覆 盖 作 使
掰＿ 骑 秀 考 潆 ＿ ｌ
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图 １ 模 型 的 网格 划 分
图 ２ 残 差 曲线
—
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品
净蒸 盛■■． 一 —．
然
Ｖ －＊ Ｖ ｈ ・ ｃ豳 ＿ ｄ 唧 ¨ ｑ蚋 忡 ＇
器对 流动 区域 进行 求解 计算 ，并 进 行结 果 的后 处理 。 ｌｅ ｔ Ｆｕ ｎ 软件 的后处理 具有 三维显 示功 能来 展现 各 种流 动特 性 ，可 以非 常直 观 的查看 模 拟
算 软件 Ｆｕｎ 的 出现 ，采 用数 值分 析方 法研 究 １ｅ ｔ 作物 留茬 对气 流 运动 规 律 的影 响成 为可 能 。文
Ｕ
２ 数 值 模 拟 原 理
计算 流体 力学 是在 流动基 本方 程 （ 质量 守
恒方程、 动量 守 恒 方程 、 能量 守恒 方 程 ） 制 下 控
对 流 动 的 数 值 模 拟 。基 本 思 想 为 ： 原 来 在 时 间 把
域及 空 间域上 连续 的物 理量 的场 ，如速度 场 和 压力 场 ， 一 系列 有限个 离散点上 的变量值 的集 用 合来代替 ， 通过一定 的原 则和 方式建 立起 关于 这 些离 散 点 上场 变 量 之 间关 系 的代 数方 程 组 ， 然
基于 Ｆｕ ｎ 的作物 留茬 防风蚀效应研究 ｌｅ ｔ
包 洪涛 赵 士 杰
内蒙古农 业大 学机 电工 程学 院
［ 摘
要】 作物 留茬是 一 项防止农 田土壤 风 蚀 的 简单 而有效 的保护 措施 。本 文利 用计 算流 体 力
学 软 件 Ｆｕ ｎ 对 ＯＦ ｌｅ ｔ ＤＹ一 ． 可 移 动 式 风 蚀 风 洞 在 作 物 留 茬 影 响 下 的 内部 流 场 进 行 了 仿 真 模 拟 研 １ ２型 究 ， 以直观 的得到 流场 压 力和速度 分布 图 ， 可 直观 的 了解 作 物 留茬 对 风 洞 内流 场 的 影 响 。
农 业 出版 社 。 ０ ５ ２０． 【］ 北 农 学 院 ， 牧 机 械 化 （ 二 版 ）北 京 ： 国 ３东 畜 第 ， 中
农 业 出 版 社 ．９ ７ １９ ．
左 右 ， 前 的喂 人辊 为铸 件 重 量 为 ６ ｇ左 右 ， 之 ｋ 大
大 降 低 了生 产 成 本 。
农 村牧 区机 械 化譬 ｌｊ ： ０年第 ６期 （ 总第 ＿１ ） ９董 期
节 省 时 间 ， 大 降 低 产 成 本 ， 加 适 用 于 铡 碎 青 大 更
干 玉米秸 、 草 、 谷 稻草 、 麦秸牧 草 等 。达 到了此 次
改 进 的 目的。
图 ２
参 考文 献：
【】 涛 ， 牧 工 程 学 ， 国 农 业 科 学 技 术 出 版 １黄 畜 中
社 ． ０ ７３ ２ ０ ．．
４ 改 进 后 的 优 点
４ １ 改 进 后 的 喂 入辊 轴 与 滚 筒 采 用 焊 接 的 形 ．
式 ， 轴 的中 问段不用 加工 ， 少加工工 时 。 其 减 ４２ 改 进 后 的 喂 入 辊 为 焊 接 件 重 量 大 约 在 ２ ｇ ． ｋ
【］ ２ 蒋恩 臣 ， 畜牧 业机 械 化 （ 第三 版 ） 北京ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ： 国 ， 中
表 时 的速度 变化分 布情况 。
１ Ｆｕ ｎ 简 介 ｌｅ ｔ
式 也是 由土 壤风 蚀 沙化 引 起 ， 并且 退化 程度 高 ， 类 型复杂ｆ ２ ］ 。植物 对防 治土壤 风蚀 的作用 早 已被 人们 所 认识 ，但 对 作物 秸 秆残 茬 的作 用形 式仍
Ｆｕ ｎ 是用 于计 算 流体 力学 和传 热 问题 的 ｌｅ ｔ 程序 ， 只要 涉及 流 体 、 热 及化 学反 应 等工 程 问 传
的 部 分 免 受 风 的 吹 蚀 ：作 物 秸 秆 具 有 较 强 的 固
土作 用 ， 可增 强 土壤 的抗 风 蚀 能力 ； 止被蚀 物 阻
的运动 ， 使 运 动颗 粒 沉积嘲 随着 流体 力 学计 促
形 、 面体 、 面 体 及 其混 合 网格 ． 四 六 并输 出用 于 Ｆｕ ｎ 求 解器计 算 的格 式 ； ｌｅ ｔ 然后 利用 Ｆｕ ｎ 求 解 １ｅ ｔ
【 关键 词】 土壤风蚀 Ｆ ｅ ｔ 风 洞 数 值模 拟 ｌｎ ｕ
引 言
中采 用 Ｆｕ ｎ 软 件 ，用数 值分 析方 法 对风 洞 内 ｌｅ ｔ
流 场 进 行 分 析 ， 能 清 楚 的 看 出 气 流 经 过 留 茬 地
风 蚀 是 一 个 全 球 性 的 生 态 环 境 问 题 ，全 世 界 的 土 地 因 风 蚀 而 发 生 退 化 、 化 ， 占 全 球 土 沙 约 地退化 面积 的 ４ ． ６４ 。 我 国 ， 漠 化 的 主要 形 ％Ⅲ 在 荒
条 板 上无 齿 ， 防 喂 入 时 塞 草 影 响 喂 入 效 果 。 以
４３ 改 进后 的喂入辊 喂料 匀速 ， 打滑 ， ． 不 使切 料
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５ 结 论
对改 良后 的机 器进 行 了改造 实 验 ．结 果 表 明切 料段 明显均 匀 ，且 提 高 了生 产效 率 为用 户
一 ～ ～
图 ３ 速 度 矢 量
图 ４ Ｙ ０５ 速 度 等 值 线 ＝ ．ｍ
效果 。
积非负 。得到 如图 ｌ 示的风 洞模型 。 所 ４ Ｆｕ ｎ 计算及分 析 ｌｅ ｔ ４１ 求解器及计 算模型 ． 该模拟的雷诺数 Ｒ 按下式计算：ｅ 墨 。 Ｒ： ＿ Ｐ
题， 都可 以用 Ｆｕ ｎ 进行计 算 。 先利 用 Ｇ ｍ ｉ ｌｅ ｔ 首 ａ ｂｔ
进 行 流 动 区域 几 何 形 状 的 构 建 、边 界 类 型 以 及 网格 的 生 成 ． ｌｅｔ 件 可 以 采 用 三 角 形 、 四 边 Ｆｕ ｎ 软
缺 乏定 量 的研究 。 中国农 业 大学 的高 焕文 教授 等研 究 表 明 ： 物秸 秆 残茬 覆 盖地 表 ， 被 覆 盖 作 使
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图 １ 模 型 的 网格 划 分
图 ２ 残 差 曲线
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２ 数 值 模 拟 原 理
计算 流体 力学 是在 流动基 本方 程 （ 质量 守
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对 流 动 的 数 值 模 拟 。基 本 思 想 为 ： 原 来 在 时 间 把
域及 空 间域上 连续 的物 理量 的场 ，如速度 场 和 压力 场 ， 一 系列 有限个 离散点上 的变量值 的集 用 合来代替 ， 通过一定 的原 则和 方式建 立起 关于 这 些离 散 点 上场 变 量 之 间关 系 的代 数方 程 组 ， 然