Везде

ОСХН Российская сельскохозяйственная наука Russian Agricultural Sciences

  • ISSN (Print) 2500-2627
  • ISSN (Online) 3034-5820

ОПТИМИЗАЦИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ В ОЧЕСЫВАЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЗЕРНА

Вы можете
Код статьи
S3034582025060092-1
DOI
10.7868/S3034582025060092
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Месхи Б.Ч.
  • Должность: доктор технических наук
  • Аффилиация: Донской государственный технический университет
Пахомов В.И.
  • Должность: доктор технических наук, член-корреспондент РАН
  • Аффилиация: Донской государственный технический университет
Панфилов И.А.
  • Должность: кандидат физико-математических наук
  • Аффилиация: Донской государственный технический университет
Рудой Д.В.
  • Должность: доктор технических наук
  • Аффилиация: Донской государственный технический университет
Мальцева Т.А.
  • Должность: кандидат технических наук
  • Аффилиация: Донской государственный технический университет
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 6
Страницы
54-59
Аннотация
Исследования проводили с целью оптимизации потоков в очесывающем устройстве для уборки зерновых колосовых культур на разных стадиях спелости, позволяющих снизить потери зерна и повысить долю обмолота за счет большей скорости воздушного потока в зоне ребристой деки. Построение исходной и модернизированной геометрии очесывающего устройства и исследование потоков в нем выполнялись в программном комплексе Anpux. Математическая модель построена на основании уравнений гидродинамики Навье-Стокса. Численные результаты получены методом объемных элементов в программном комплексе Anpux CFD с применением RANS уравнений и моделей турбулентности. При постоянной частоте вращения очесывающего барабана 400 об/мин, наибольшее значение скорости воздушного потока достигается в области очесывающего барабана – от 7 до 18 м/с. В зоне очеса и зоне обмолота наблюдаются низкие скорости воздушных потоков, что влечет за собой потери зерна до 4…5% и низкую долю свободных зерен – 65…70%. Увеличение частоты вращения очесывающего барабана повышает долю травмированного зерна с 0,7 до 2,5%. С целью снижения потерь зерна и оптимизации воздушных потоков были добавлены два кожуха – в нижней и верхней части рабочих камеры очесывающего устройства. Первый препятствует забору воздуха в нижней части очесывающего барабана, второй – увеличивает скорость потока в области ребристой деки. Модернизированная конструкция очесывающего устройства более эффективно распределяет воздушные потоки. Значения скоростей воздушных потоков в области очеса и в области ребристой деки увеличились с 8,3 до 42%, что способствует снижению потерь зерна от 0,5 до 2% и более, а также увеличинию обмолота в рабочей камере устройства минимум на 10%.
Ключевые слова
очесывающее устройство потоки воздуха компьютерная гидродинамика метод конечных объемов уравнения Навье-Стокса
Дата публикации
11.11.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
73

Библиография

  1. 1. FAO – официальный сайт. Электронный ресурс: https://www.fao.org (дата обращения 02.08.2025).
  2. 2. Finite Element and Applied Models of the Stem with Spike Deformation / B. Meskhi, D. Rudoy, Y. Lachuga, et al. // Agriculture. 2021. Vol. 11. Article 1147. URL: https://www.mdpi.com/2077-0472/11/11/1147 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/agriculture11111147.
  3. 3. Результаты производственной проверки прямого комбайнирования с высоким срезом зерновых культур / А. П. Ловчико, В. П. Ловчико, Ш. С. Иксанов и др. // Известия ОГАУ. 2017. Т. 1. № 63. С. 75–77.
  4. 4. Аль-аббас А., Балабанов В. И. Исследование оптимальных показателей молотильного аппарата при обмолоте пшеницы // Известия ТСХА. 2011. № 3. С. 168–172.
  5. 5. Drincha V. M., Tsench Yu. S. Fundamentals and prospects for the technologies development for post-harvest grain processing and seed preparation. Agricultural Machinery and Technologies. 2020. Vol. 14. No. 4.С. 17–25.
  6. 6. Design and experiment of feed rate monitoring system based on the action force of grain combine harvester reel / X. Chen, S. Wu, C. Li, et al. // Computers and Electronics in Agriculture. 2025. Vol. 230. Article 109837. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169924012286?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.1016/j.compag.2024.109837.
  7. 7. Sensor for monitoring rice grain sieve losses in combine harvesters / Z. Liang, Y. Li, L. Xu et al. // Biosystems Engineering. 2016. Vol. 147. P. 51–66. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.03.008.
  8. 8. Mokhtor Sh. A., Pebrian D. E., Johari N. A. A. Actual field speed of rice combine harvester and its influence on grain loss in Malaysian paddy field // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 2020. Vol. 19. No. 6. P. 422–425. doi: 10.1016/j.jssas.2020.07.002.
  9. 9. СахаровВ.А., КувшиновА.А., МазневД.С.Влияние режимных параметров работы очесывающей жатки на величину потерь при уборке сои // Дальневосточный аграрный вестник. 2020. Т. 4. № 56. С. 134–140. doi: 10.24411/1999‑6837‑2020‑14060.
  10. 10. Research on Energy Intensity of Wheat Harvesting at Different Ripeness Phases with a New StrippingThreshing Unit / V. Pakhomov, D. Rudoy, S. Kambulov, et al. // AgriEngineering. 2024. Vol. 6. No. 3. P. 3159–3173. doi: 10.3390/agriengineering6030180.
  11. 11. Сравнение показателей качества уборки озимой пшеницы комбайном с очесывающей и традиционной жаткой сплошного среза / Д.В.Рудой, В.И.Пахомов, С. И. Камбулов и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2024. № 201. С. 207–217. doi: 10.21515/1990‑4665‑201‑018.
  12. 12. Stripping mechanism and loss characteristics of a stripping-prior-to-cutting header for rice harvesting based on CFD-DEM simulations and bench experiments / H. Tang, Ch. Xu, J. Zhao, et al. // Biosystems Engineering. 2023. Vol. 229. P. 116–136. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2023.03.023.
  13. 13. Study on the throwing mechanism and loss characteristics of three-dimensional disturbance comb / J. Wang, Ch. Xu, L. Tian, et al. // Computers and Electronics in Agriculture. 2022. Vol. 201. Article 107283. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169922005956?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.1016/j.compag.2022.107283.
  14. 14. Formation and steady state characteristics of flow field effect in the header of a stripping prior to cutting combine harvester with CFD / H. Tang, Ch. Xu, J. Zhao, et al. // Computers and Electronics in Agriculture. 2023. Vol. 211. Article 107959. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169923003472?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.1016/j.compag.2023.107959.
  15. 15. Создание инновационной техники и ресурсосберегающих технологий производства кормов – основа развития животноводства / А. Ю. Измайлов, Я. П. Лобачевский, О. С. Марченко и др. // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2017. № 6 (82). С. 23–28.
  16. 16. Очесывающее устройство для уборки зерновых культур: пат. № 233080 Рос. Федерация. / Б. Ч. Месхи, В. И. Пахомов, С. И. Камбулов и др.; № 2024136316; заявл. 04.12.2024; опубл. 03.04.2025 Бюл. № 10. 7 с.
  17. 17. Ценч Ю. С., Годлевская Е. В. Математическое моделирование как инструмент проектирования сельскохозяйственных машин и агрегатов (применительно к истории развития научной школы Южного Урала). Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. № 2. С. 4–12.
  18. 18. Жалнин Э. В., Ценч Ю. С., Пьянов В. С. Методика анализа технического уровня зерноуборочных комбайнов по функциональным и конструктивным параметрам // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. № 2. С. 4–8.
  19. 19. Конкурентоспособный комплекс техники и технологии для производства зерна и кормов / Н.К.Мазитов, Р. Л. Сахапов, Ю. Х. Шогенов и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019. Т. 20. № 3. С. 299–308.
  20. 20. Beskopylny A., Panfilov I., Meskhi B. Modeling of Flow Heat Transfer Processes and Aerodynamics in the Cabins of Vehicles // Fluids. 2022. Vol. 7. Article 226. URL: https://www.mdpi.com/2311–5521/7/7/226 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/fluids7070226.
  21. 21. Couto N., Bergada J. M. Aerodynamic Efficiency Improvement on a NACA‑8412 Airfoil via Active Flow Control Implementation // Applied Sciences. 2022. Vol. 12. No. 9. Article 4269. URL: https://www.mdpi.com/2076–3417/12/9/4269 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/app12094269.
  22. 22. Panfilov I., Beskopylny A., Meskhi B. Numerical Simulation of Heat Transfer and Spread of Virus Particles in the Car Interior // Mathematics. 2023. Vol. 11. Article 784. URL: https://www.mdpi.com/2227–7390/11/3/784 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/math11030784.
  23. 23. Panfilov I., Beskopylny A., Meskhi B. Improving the Fuel Economy and Energy Efficiency of Train Cab Climate Systems, Considering Air Recirculation Modes // Energies. 2024. Vol.17. Article 2224. URL: https://www.mdpi.com/1996–1073/17/9/2224 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/en17092224.
  24. 24. Panfilov I., Beskopylny A. N., Meskhi B. Improving the Energy Efficiency of Vehicles by Ensuring the Optimal Value of Excess Pressure in the Cabin Depending on the Travel Speed // Fluids. 2024. Vol. 9. No. 6. Article 130. URL: https://www.mdpi.com/2311–5521/9/6/130 (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.3390/fluids9060130.
  25. 25. Bauer J., Tyacke J. Comparison of low Reynolds number turbulence and conjugate heat transfer modelling for pin-fin roughness elements. Applied Mathematical Modelling // Model. 2022. Vol. 103. P. 696–713. doi: 10.1016/j.apm.2021.10.044.
  26. 26. Fluent User’s Guide: Release 2022 R1 January 2022; ANSYS Inc.: Canonsburg, PA, USA, 2022. URL: https://innovationspace.ansys.com/forum/forums/topic/ansysfluent‑2020‑r1‑theory-guide-user-guide-full-pdf/ (дата обращения: 05.09.2025).
  27. 27. Pope S. Turbulent Flows. Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2000. 273 p.
  28. 28. ErbA., HosderS.Analysis and comparison of turbulence model coefficient uncertainty for canonical flow problems Comput // Fluids. 2021. Vol. 227. Article 105027. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045793021001936?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2025). doi: 10.1016/j.compfluid.2021.105027.
  29. 29. 29.Савин В. Ю. Зависимость степени дробления зерна пшеницы от частоты вращения очесывающего устройства // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2018. Т. 3. № 58. С. 98–102. doi: 0.17238/issn2071‑2243.2018.3.98.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека