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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    二阶钉齿链板式残膜回收装置设计与试验

    缑海啸温浩军陈学庚
    1-11页
    查看更多>>摘要：针对新疆秋季棉田挑膜回收残膜机捡拾过程中撕裂地膜并使膜杂缠绕,并且在输送过程中膜杂混合物无法有效分层,造成膜杂分离效果差,地膜含杂率高的问题,该研究设计了一种二阶钉齿链板式残膜回收装置.该装置通过多齿协同作业实现整幅地膜连续捡拾、地膜逐阶铺展输送,达到回收过程中膜杂有效分层的效果;并设计了由 23条钉齿链板纵向布置构成的收膜机构,确定了钉齿链板的结构与参数.进一步通过分析地膜被钉齿组挑起时的受力情况,明确了钉齿不撕裂地膜条件下相邻两条钉齿链板的间距为 84 mm;确定了收膜机构中主、被动辊和脱膜圈的结构参数,各阶收膜机构输送倾角为:第一阶钉齿链板式收膜机构的输送倾角为 125°;第二阶钉齿链板式收膜机构的输送倾角为 105°.通过对收膜机构提升膜杂过程的运动学及动力学分析,确定了实现整膜连续捡拾和逐阶铺展输送的条件.最后试制样机,以机具作业速度为影响因素,以残膜回收率和回收地膜内的含杆率为试验指标,开展单因素试验.田间试验结果表明:机具作业速度范围在 5.5～7.5 km/h之间时,均可实现整膜连续捡拾和逐阶铺展输送,机具平均残膜回收率为 89.4%,平均含杆率为8.6%.回收地膜中含杆率明显降低,研究结果可为残膜回收机的设计提供参考.

    农业机械设计地膜回收钉齿链板膜杂分离

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    RGBD-Delta棉花打顶装置视觉系统标定方法

    彭强吉赵露强陈玉龙杨茹莎...
    12-20页
    查看更多>>摘要：针对RGBD相机和Delta并联机械臂棉花打顶装置视觉系统标定精度低、相机视野区与机械臂工作区分离导致标定难度增加的问题,该研究提出了一种适用于相机视野区与工作区域分离的DAHEC(disjoint area visual calibration)视觉标定方法.搭建搭载RGBD相机和Delta并联机械臂传送带试验台,构建完整视觉关联系统,借助Python/OpenCV视觉程序与TSAI视觉标定法进行对比试验.对试验平均定位误差、离散情况及偏移误差统计分析,结果表明:DAHEC视觉标定法偏移误差为(4.72±0.86)mm,TSAI视觉标定法偏移误差为(7.97±1.46)mm,DAHEC标定法优于TSAI法.依据Box-Behnken设计三因素试验,以光照强度、机械臂累计运动次数、相机标定板距离为试验因素,以偏移误差小于圆盘刀半径为评价指标,分析各因素对偏移误差的影响,确定了棉花打顶刀的工作参数.正交试验结果表明:各因素对偏移误差影响显著性顺序为相机标定板距离、机械臂累计运动次数、光照强度;工作参数最优组合为光照强度为 800 lx,机械臂累计运动次数为 99次,相机标定板距离(RGBD相机到棉花顶芽的距离)为 300～560 mm.最优工作参数下,打顶验证试验的平均偏移误差为 9.76 mm,偏移误差在圆盘刀半径范围内,打顶率为 93.75%,漏打率为6.25%.该研究结果可为棉花打顶装置视觉系统标定和作业参数设置提供科学依据.

    农业机械视觉标定Delta机械臂RGBD相机棉花打顶

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    香蕉茎秆轧辊式压榨脱水机设计与试验

    徐树英陈淦兴林常刘世豪...
    21-32页
    查看更多>>摘要：针对香蕉收获后剩余的香蕉茎秆废弃物难处理以及蕉农的劳动强度大和效率低等问题,该研究设计了一种香蕉茎秆轧辊式压榨脱水机,适用于需收集香蕉茎秆汁液和茎秆纤维的南方香蕉种植地区.该机构根据茎秆易缠绕、难粉碎或难切片的特性采用逐渐开口减小的四级轧辊式压辊,并对压辊表面进行了花纹设计.根据结构紧凑、功率消耗少、动力分配合理等原则,设计了同步四级压辊转速以及驱动输料和排渣机构的传动机构.通过力学分析得到了压辊间隙作为压辊对茎秆压力大小的影响因素之一.利用ANSYS/LS-DYNA模块对香蕉茎秆进行压榨脱水分析,验证压榨机构压榨脱水的可行性和可靠性.香蕉茎秆压榨脱水试验结果表明香蕉茎秆脱水率在 28.00%～46.29%左右,所设计的压榨脱水机极大地减少了香蕉茎秆的体积和质量,减少了蕉农的劳动强度和运输成本,便于香蕉茎秆废弃物的后续的高值化利用.

    农业机械设计试验香蕉茎秆压榨脱水

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    流体/半流体物料连续流射频加热辅助装置设计与试验

    张浩仵明太张一鸣王绍金...
    33-41页
    查看更多>>摘要：针对流体/半流体物料在流动状态下开展射频杀菌、钝酶、提取时加热不均匀的问题,该研究设计了一套适用于英国Strayfield SO6B型射频加热系统的流体/半流体物料连续流辅助装置.该装置主要由蠕动泵、电动机、料槽和控制系统等组成,料槽内部装有一组剪切折叠满面式螺旋桨实现对物料的混合搅拌.选取生牛乳、羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose,CMC)溶液以及苹果渣-柠檬酸混合溶液(PS)3种物料分别进行射频处理,结果显示,相同条件下 3种物料的升温速率从大到小依次为生牛乳、CMC溶液、PS,且在 20 min内所有物料即可达到目标温度,证实该装置可以辅助不同特性流体/半流体物料实现射频连续均匀加热.与无螺旋搅拌相比,在物料静止状态,螺旋搅拌可以改善射频加热均匀性,其中CMC溶液改善最为明显,其射频加热均匀性指数由 0.139降为 0.068;在物料流动状态,螺旋搅拌可以改善CMC溶液与果渣粒径为5mm的苹果渣-柠檬酸混合溶液(PS5)的加热均匀性,CMC溶液和果渣粒径PS5的最大温差分别下降了13.4和11.4℃,但在低速搅拌时固液混合物料易因颗粒漂浮而降低加热均匀性.整体来看,该装置可以实现流体/半流体物料的射频连续均匀化处理,可为该类物料的射频连续化加热及工业化处理提供技术与理论支持.

    射频连续流流体/半流体加热均匀性辅助装置

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    S809直翼段风沙冲蚀磨损动态演化及其对气动性能的影响

    李德顺强仕林夏伟卿东海...
    42-51页
    查看更多>>摘要：风力机在风沙环境中运行时,沙尘颗粒会对风力机叶片表面造成冲蚀磨损,出现形貌变化,导致气动性能变化.为了深入理解风力机叶片在风沙环境中的磨损程度及其随时间的变化规律,并为风沙环境中风力机的运行与维护提供科学依据,有必要系统地研究叶片表面的冲蚀磨损动态演化过程以及这一过程中气动性能的变化情况.该研究采用流-固-侵蚀耦合的数值模型,基于颗粒浓度-时间换算方法,通过模拟风沙对风力机专用翼型S809的冲蚀过程,探讨了翼段表面在沙尘颗粒冲蚀作用下的形貌动态演化过程,分析了翼段表面的冲蚀深度及形貌特征,进一步研究了不同攻角下,风沙颗粒对S809翼段表面形貌变化及其气动性能的影响规律.研究表明:随着冲蚀时间的推进,沙尘颗粒对翼型表面造成的磨损程度不断加剧,使得冲蚀小坑的深度逐渐加深,使得翼型表面的压力系数波动逐渐剧烈.与此同时,升力系数呈现出先轻微升高后缓慢降低的趋势.当攻角为 10°时,冲蚀 40h后的翼段升力系数相较光滑翼段在含沙气流中的升力系数升高可达 6.3%,然后随冲蚀时间的推进缓慢降低.通过分析含沙气流和洁净空气环境下升阻比的比值β与攻角的关系,可得翼段升阻比在小攻角下受风沙来流影响较大,在大攻角下受风沙来流影响较小.研究成果可为风力发电机组在风沙环境下的维护与修理工作提供科学的指导和建议.

    风沙环境风力机叶片冲蚀磨损动态磨损气动性能

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    正向泵站前池水沙两相流流态及其对开机组合的响应机制

    王海东许栋冉启华袁赛瑜...
    52-61页
    查看更多>>摘要：泵站前池中存在复杂的水沙两相流结构,开机组合方式对水流流态与悬移质泥沙运动规律的影响尚不明确.针对该问题,该研究采用Mixture多相流理论和Realizable k-ε紊流模型,模拟不同开机组合条件下的泵站前池水沙运动,分析前池内各个漩涡流区域特征及其形成机理,预测泥沙淤积范围,同时利用多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profilers)等仪器对前池内流速与泥沙淤积进行测量,验证数值模拟结果.在此基础上,分析了典型正向前池泵站5组不同开机组合下的两相流流态,结果表明:前池内漩涡区域致使悬移质泥沙向正向前池边壁区域运移,漩涡流速下沉加速悬移质泥沙沉降;已经形成的泥沙淤积体对泵口流态影响存在明显空间异质性,中间区域水泵受影响程度低于两侧水泵,开机组合工况优化大幅减小了水流偏流角度(比原工况减少了 3.35°),提高了前池流速均匀度(提高了了5.84个百分点),降低了前池内泥沙含量(减少了 58.60%).研究成果可为抑制漩涡区域与泥沙淤积对正向泵站前池的危害和泵站优化运行提供理论支撑.

    泵站两相流正向前池开机组合流速均匀度偏流角

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    基于农田宜机化视角的农用柴油技术效率提升路径

    张宗毅李玉珠张萌敖方源...
    62-71页
    查看更多>>摘要：以石化能源为主的农业机械在保障国家农产品供给安全方面发挥着越来越重要的作用,但农机使用产生的碳排放与"双碳"国家战略目标存在冲突,在大规模能源替代发生前,提高农用柴油技术效率对于缓解这一冲突具有重要意义.该研究基于 2000-2020年全国内陆 31个省份的省级面板数据和DEA-SBM(data envelopment analysis slack-based measure)模型、固定效应模型和中介效应模型,实证分析农田宜机化水平对农用柴油技术效率的影响,并从农田宜机化视角探究农用柴油技术效率的提升路径.结果表明:农田宜机化水平越低的省份农业机械化水平越低,实现全程机械化的顷均油耗越高;农田宜机化水平从 0提升至 1,农用柴油技术效率提高 10.06 hm2/t,即每吨柴油可以保障的全程机械化作业面积在原有基础上增加 10.06 hm2;农田宜机化水平提高推进了农机装备结构大型化,而农机装备结构大型化增加了农机作业复杂度和农机自重进而会降低农用柴油技术效率,产生一定的遮掩效应,农田宜机化水平对提升农用柴油技术效率的最终总效应下降为 6.75 hm2/t.因此,该研究认为,应大力推进农田宜机化改造以提高农用柴油技术效率,进而促进农业机械化和"双碳"目标协同发展,并应持续推动农机装备轻量化,大力发展能源替代绿色农机装备与技术.

    碳柴油能源效率农田宜机化农业机械化

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    大别山北麓林下间作茶叶对改善土壤水分入渗的影响

    朱芸杜晨曦孙蕾刘霞...
    72-82页
    查看更多>>摘要：土壤水分入渗是受土地利用类型(覆盖)变化影响显著的水文过程.为探明坡式经济林开发对土壤水分入渗的影响及其影响因素,该研究选取安徽省金寨县 4种开发栽培模式(板栗经济林、板栗+茶间作、油茶经济林和油茶+茶间作,以杂木林为对照),选取Philip、Kostiakov、Kostiakov-lewis和Horton 4种模型对其在不同开发栽培模式下的适用性进行评价.结果表明:1)坡式经济林开发为板栗经济林、板栗+茶间作、油茶经济林和油茶+茶间作后,土壤水分入渗性能显著降低,平均入渗率、初始入渗率和稳定入渗率下降幅度分别为 46.14%～64.88%、39.60%～58.97%和49.88%～72.84%.初始入渗率和稳定入渗率的大小排序为杂木林、板栗+茶间作、油茶+茶间作、板栗经济林、油茶经济林;而平均入渗率在板栗+茶间作和油茶+茶间作中无显著性差异(P>0.05).2)相关性及通径分析表明,力稳性>5.00 mm粒级团聚体、水稳性平均重量直径和力稳性平均重量直径与土壤水分入渗性能(初始入渗率、平均入渗率、稳定入渗率)呈显著正相关(P<0.05),是影响土壤水分入渗特征的主要因素,且力稳性>5.00 mm团聚体是主要影响因子.3)Kostiakov模型最适合描述土壤入渗速率的特征.研究结果可为研究区开发栽培模式的选择提供参考.

    土壤水分入渗模型通径分析坡式经济林开发栽培模式

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    基于双线激光测量系统的滚波成熟断面特征分析

    徐悦田野魏泽琪廖成志...
    83-92页
    查看更多>>摘要：为深入研究坡面薄层水流的滚波特性,该研究对坡面薄层水流深度测量系统的精度进行标定,并将其优化为双线激光水深测量系统,在 3种坡度和 6种流量条件下,采用非接触式测量方法实时测量滚波成熟断面位置的水深.结果表明:坡面薄层水流深度测量系统的精度确认为 0.473 mm/格,双线激光水深测量系统的最佳间距为 0.04 m.流量和坡度显著影响滚波波速、波高、波高差值及频率,流量的影响(效应量 0.655～0.963)大于坡度(效应量 0.232～0.874).坡度显著影响波长,而流量对波长无显著影响.波速随流量增加而增加,但随坡度增加,流量对波速的影响降低.在不同坡度条件下,波高对流量的响应各异.3°坡度下,波高随流量增加先增高后降低,而在较大坡度下(9°和 15°),波高处于小流量条件下(2～8 L/min)增幅较大,分别为 3.74和 4.63 mm.随着流量增大,3°与 9°的波高差异增加,但 9°与15°之间的差异则减小.此外,波高差值随流量增加显著增大,但随坡度的变化受到流量的影响差异呈现出先增大再减小的趋势.流量增加会导致频率增加,且 15°坡度下增幅最大,为 2.37 Hz.各坡度的频率差异随流量增大表现为先减小后增加,其临界流量值为 8 L/min.小坡度下(3°)波长随流量波动增加,而在大坡度下(15°),较大流量会抑制波长发展.大流量条件下(16～20 L/min),各坡度的波长差异显著.该研究为提高坡面薄层水流测量精度,进一步探明薄层水流滚波的动力学特性提供理论依据.

    波长波速坡面薄层水流双线激光测量系统滚波成熟断面

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    基于DRAINMOD-S和-NII模型的黄河三角洲盐碱地玉米施氮策略

    罗颖琪许艳奇陈书涵牛牧...
    93-104页
    查看更多>>摘要：玉米是黄河三角洲(简称黄三角)滨海盐碱区主要粮食作物之一,氮肥合理施用对于促进该地区玉米产量提升、养分资源高效利用以及生态环境改善至关重要.为了明确该地区玉米的适宜施氮量和施氮制度,该研究基于 2a(2019-2020年)玉米栽培田间滴灌施肥试验,校验和评估DRAINMOD-S和DRAINMOD-NⅡ模型在该地区的适用性和可靠性,从而确定田间排水沟/管间距和建立玉米适宜施氮量估算模型与施氮制度.结果表明:1)DRAINMOD-S和-NⅡ模型可较准确地模拟黄三角滨海盐碱农田地下水埋深、土壤含盐量和硝态氮含量分布的动态变化,其模拟值与实测值之间的决定系数R2 均大于 0.80,标准化均方根误差(normalized root mean squared error,NRMSE)均低于 25%;2)通过分析排水间距与土壤渍水和盐分胁迫减产效应间的关系,推荐该地区排水间距可设为 17 m;3)在兼顾作物氮素需求(即吸氮量满足玉米自身需求)、土壤持续供氮能力(收获后土壤无机氮储量与播种时大抵相近)及养分淋失风险可控(氮淋失量尽量小)等目标的前提下,基于数值模拟确定了不同气候和初始土壤无机氮含量条件下的玉米适宜施氮量,并建立了其与主要环境变量如降雨量、降雨强度和初始土壤无机氮含量之间的定量关系(R2=0.70,P<0.01);4)评估了典型枯水年、平水年、丰水年施肥 1～3次下不同施肥时期组合的影响,表明不同水文年里都可选择在玉米拔节期-抽雄期(或拔节期-抽雄期-灌浆期)追施氮肥 2(3)次.研究结果可为黄河三角洲滨海盐碱农田玉米氮素管理提供参考.

    农田排水DRAINMOD-S模型DRAINMOD-NⅡ模型氮素管理数值模拟黄河三角洲

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