胶园植保硫磺粉颗粒离散元模型参数标定

[目的]白粉病是影响橡胶树天然橡胶产量的重要病害,常使用硫磺粉进行防治.为确定胶园植保过程中喷施硫磺粉颗粒的离散元仿真参数,对硫磺粉粉体的离散元参数进行标定.[方法]通过BT-1000型粉体综合特性测试仪进行物理试验获取硫磺粉休止角,测量多次取平均值.以休止角为响应值,应用Plackett-Burman试验筛选出对休止角影响显著的3个参数,进一步基于最陡爬坡试验确定显著性参数的最优取值区间,并通过Box-Behnken试验建立并优化休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验休止角为目标值,对显著性参数寻优得到最佳组合.[结果]经过物理试验测得的硫磺粉休止角大小为48.56°.通过Plackett-Burman试验筛选出的3个影响显著参数为:硫磺粉-硫磺粉滚动摩擦系数、硫磺粉-不锈钢滚动摩擦系数和JKR表面能,其余影响不显著的参数取值:硫磺粉-硫磺粉恢复系数为0.2、硫磺粉-硫磺粉静摩擦系数为0.6、硫磺粉-不锈钢恢复系数为0.2、硫磺粉-不锈钢静摩擦系数为0.5.最陡爬坡试验确定的最优取值区间:硫磺粉-硫磺粉滚动摩擦系数为0.1～0.2、硫磺粉-不锈钢滚动摩擦系数为0.15～0.35、JKR表面能为0.02～0.04 J/m2.寻优后得到的显著性参数组合:硫磺粉-硫磺粉滚动摩擦系数为0.17、硫磺粉-不锈钢滚动摩擦系数为0.34、JKR表面能为0.03 J/m2.将上述参数输入仿真软件进行验证,得到仿真休止角平均值为47.95°,与物理试验所得实际休止角的相对误差为1.26％.[结论]标定的硫磺粉离散元参数可靠,可为硫磺粉颗粒与植保喷粉装置间相互耦合仿真提供参数支持,为植保喷粉机的设计仿真与优化提供依据.