碾米工序作为稻谷加工中一个重要环节,其加工质量优劣对保障国家粮食安全具有重要的现实意义。当前碾米过程中普遍存在加工精度与碎米率之间的矛盾,具体而言,由于大米过度受碾而导致碎米率高、营养损失严重、米机能耗大等问题。因此,探究加工过程中的米粒运动特性,将有助于传统米机加工方式的改进。论文主要以一种基于刀辊切削原理的新型米机为研究对象,通过静力学实验确定刀辊转速范围,通过数值模拟对加工室内部流场和稻谷颗粒运动进行分析,从而优化加工工艺参数和米机结构参数。本文具体研究工作如下:1.确定了基于刀辊切削原理的稻谷加工设备工作原理及基本结构,可实现进出料温度、电机电压、电流、功率、主轴转速和风压的检测,可对进风量和进料量进行实时控制。2.为保证刀辊旋转产生的作用力既能满足脱壳去皮需求,又不会导致糙米破碎,对多个品种的稻谷进行了静力学试验,结果得出刀辊直径为130 mm时的转速范围为629.15-981.21 rpm。为了判断进气风压的合理性,计算了使稻谷产生悬浮的参数,得出悬浮速度至少为31.95 m/s,悬浮压强范围为12.69-79.59 Pa。3.为研究稻谷加工室参数对其内部气流场分布的影响及规律,通过CFD软件将进气风压和加工室长度作为变量,对加工室内部气流场进行了数值模拟,结果显示风压为1250-1500 Pa范围内可保证稻谷悬浮和正常进料,加工室长度为210-290 mm的范围内流场都较均匀。4.通过CFD-DEM耦合方法,对加工室内稻谷颗粒在气流作用下的运动进行了气固两相流数值模拟,分析了各个因素对稻谷运动的影响。以加工参数(刀辊转速)和结构参数(拨料筋高度、米筛边数和刀辊直径)为研究对象,分别进行了单因素稻谷颗粒运动数值模拟,得到颗粒平均速度、平均所受合力、碰撞能和碰撞次数都与刀辊转速、拨料筋高度和刀辊直径成正相关;拨料筋在颗粒易位、混匀过程中起主导作用;米筛边数对颗粒运动的紊流程度有显著影响,随着边数增加呈先升后降的趋势,在七边形达到最大值。5.为了得到米机的最优参数组合,对拨料筋高度、米筛边数、刀辊直径三个主要参数进行正交数值模拟试验,以颗粒碰撞次数、颗粒所受合力和合力标准偏差为评判指标,最终求得最优参数组合为:米筛边数为七边形,拨料筋高度为10 mm,刀辊直径为135 mm,对应刀辊转速为900 rpm。