新疆作为全国最大的棉花生产基地,2021年棉花产量512.9万吨,北疆范围内棉花机采率接近100%,全疆棉花机采率也高达80%,机械化作业是获得高产的重要因素之一。相比于传统的人工采摘,机械化带来的是更高的采收效率,但是也带来了诸多问题,例如在采棉机工作过程中会有很多杂质以各种途径混入籽棉,在这些杂质中有棉铃壳、枝叶、还有漂浮在地表的残膜碎片。研究表明输棉管内高速的向上的气流使得采棉机采摘头底部出现负压,在排渣孔位置,地表的残膜碎片被这种负压吸入采摘头内部混在籽棉当中,由于这些细小的残膜碎片在前期的清杂过程中难以被清理出来,在后期棉花加工时严重影响了棉花品质,且清杂工序越到后期成本越高,随着机采棉产量增加,会有更多的残膜碎片被吸入,经济损失也随之增加。为在棉花产业链前端减少残膜的吸入率,节省清杂成本,提高棉花品质,本文对现有的气幕式残膜阻隔装置各部件进行改进与优化设计,改善其内部以及射流出口气流不均匀、内部涡流损耗等问题,使装置在射流出口能够产生均匀稳定的射流气幕,以更好地阻断采摘头底部负压对地表碎膜的吸附作用,基于此本文主要进行了以下研究:1、计算流体力学（CFD）理论结合课题研究过程中所用的仿真技术进行相关内容归纳。2、对现有的残膜阻隔装置进风部件进行流场仿真分析,运用正交试验设计进行结构优化,得到进风部件最优结构参数为He=50 mm、D=60 mm、Hc=45 mm;残膜阻隔装置腔体改进设计与优化分析,首先对采棉机采摘头底板结构进行分析,设计了残膜阻隔装置腔体结构及其改进结构,并改进了原有装置的锁紧部件,仿真对比了不同结构腔体流场,通过分析导流板结构和不同角度α的钝体对流场的影响作用,得出当α=115°时平均速度比未作处理时提升3.95%,且原装置的绕流情况和涡流情况都有所减小,提升了腔体内部流场的均匀性以及射流出口速度。3、根据腔体优化设计结果以及底板排渣孔位置对2个气幕成型喷嘴进行了结构设计。并对气幕成型喷嘴1进行结构优化,提出收缩型和梯形两种结构,进行不同结构参数下的仿真分析,得出梯形结构优于收缩型结构,且梯形喷嘴当入口尺寸确定,D=25 mm时结构最佳,射流出口1和2对应的速度不均匀系数分别为4.82%与5.25%,两者速度偏差为0.19,相较于原模型,射流气幕的均匀性与稳定性均有显著提升。最后试验证明喷嘴两侧射流出口1和2的速度模拟值与实测值平均相对误差分别为1.54%和2.32%,相关性系数分别为96.0%和95.4%,表明仿真结果可靠。4、制作优化后的残膜阻隔装置在CP690型采棉机上进行试验,3组对比试验的平均残膜阻隔率为74.41%,能够对地表残膜形成一定的阻隔作用,且不会造成采棉机输棉系统堵塞,最后进行了实地风速测试对仿真结果进行了验证,表明优化结果良好。