水稻是我国主要的粮食作物之一，而超级稻是我国提高水稻单产、稳定水稻总产、提高稻作效益，确保粮食安全的必然选择。　　 超级稻与常规稻的不同之处在于，播种精度由原来的3～5粒/穴（或取秧面积）提升为2±1粒/穴（或取秧面积），对播种器的播种精度提出了更高的要求。目前，机械式和振动式都因播种精度不高、易伤种、工作效率低等原因不适用于超级稻育秧播种的要求，虽然现有的气力式播种器最初工作时，能够满足要求，但无论是吸针式、吸盘式，还是滚筒式，吸孔堵塞都较严重，且不易清除，所以急需研制一种新原理、新结构的超级稻育秧精密播种器。　　 本文结合超级稻机械化种植的农艺要求，研制了一种窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置，采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，从播种器的工作性能指标入手，对窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置的关键技术进行了系统的研究。主要研究内容如下：　　 1)首次研制出窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置，有效地解决气吸式精密播种装置吸孔堵塞的问题。根据超级稻育秧播种的要求，以及种子的物理特性，采用窝眼与环形槽相贯形成窄缝，利用窝眼的自充填性和窄缝内外压差实现种子的充填；采用弹种钢丝穿过窄缝强制清理窄缝，使窝眼窄缝始终处于最初的工作状态，在原理上解决了气力式水稻播种器吸孔堵塞的问题。该播种器与现有的15×25穴钵体软塑秧盘相配套，能够实现水稻工厂化精密育秧播种作业。　　 2)系统地进行了窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置的动力学和运动学分析，得到了影响该播种器工作性能的参数。针对种子在窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置工作过程中的受力与运动，进行了动力学和运动学分析，找到了影响该播种器工作性能的参数，即真空度（压差）、滚筒转速、充种角、种层厚度、窄缝宽度和窝眼半径。　　 3)建立了滚筒气室流场的物理模型和湍流数学模型，首次采用RNG k-ε湍流模型，运用SIMPLE算法，进行了窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置气室流场的模拟仿真，得到了滚筒气室流场分布的规律，找到了影响气室流场分布的最佳参数。利用计算流体力学FLUENT软件，根据窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种器气室流场的特点，建立了滚筒气室流场的物理模型和湍流数学模型，并采用RNG k-ε湍流模型，运用SIMPLE算法，模拟分析了不同窝眼形状、窝眼尺寸、窄缝宽度、真空度和滚筒转速对滚筒气室流场分布的影响规律。找到了影响气室流场分布的最佳参数，半球型窝眼半径为5.0mm、窄缝宽度为1.0mm、真空度为4kPa和滚筒转速为0.82（即生产率350盘/h）；能量的损失主要发生在窄缝和出口附近；窝眼在滚筒周向和轴向上的分布合理。　　 4)基于窝眼窄缝式气吸滚筒气室流场的研究结果，进行了水稻精密播种装置性能试验，确定了保证最佳播种性能的半球形窝眼半径、真空度、滚筒转速和窄缝宽度分别为5.5mm、4kPa、0.82rad/s和1.0mm。针对窝眼形状、窝眼尺寸、窄缝宽度、真空度和滚筒转速，采用控制变量法和四因素三水平正交试验设计的方法进行了播种性能研究。确定了半球形窝眼半径、真空度、滚筒转速和窄缝宽度分别为5.5mm、4kPa、0.82rad/s和1.0mm，与模拟结果基本一致；得到了影响半球形窝眼滚筒播种合格率、重播率和空穴率的主次顺序分别依次为：窝眼半径＞真空度＞滚筒转速＞窄缝宽度、窝眼半径＞滚筒转速＞窄缝宽度＞真空度和窝眼半径＞真空度＞滚筒转速＞窄缝宽度；播种合格率的最佳参数组合为窝眼半径5.5mm、真空度4kPa、滚筒转速0.82rad/s和窄缝宽度1.0mm，重播率的最佳参数组合窝眼半径4.5mm、真空度2kPa、滚筒转速1.36rad/s和窄缝宽度为1.2mm，以及空穴率的最佳参数组合为窝眼半径5.5mm、真空度4kPa、滚筒转速0.82rad/s和窄缝宽度1.0mm。以播种高合格率、低重播率和低空穴率为目标，播种性能的最佳参数组合确定为窝眼半径5.5mm、真空度4kPa、滚筒转速0.82rad/s和窄缝宽度1mm。此时，合格率、重播率和空穴率分别为85.34％、9.78%和4.88%。　　 5)采用四因素五水平二次旋转正交组合试验设计法，进行了窝眼窄缝式气吸滚筒水稻精密播种装置的性能优化试验，试验表明，播种合格率、重播率和空穴率分别为87.71%、8.27%和4.02%，满足超级稻精密播种育秧要求。以单因素试验确定的各个参数对播种性能的影响规律及范围为基础，采用四因素五水平二次旋转正交组合试验设计法，建立了播种性能的回归方程，经检验，方程均显著。得出了影响播种合格率、重播率和空穴率的重要度分别依次为：真空度（因子贡献率1.883）＞滚筒转速（因子贡献率0.951）＞种层厚度（因子贡献率0.694）＞充种角（因子贡献率0.430）、滚筒转速（因子贡献率1.274）＞种层厚度（因子贡献率0.890）＞真空度(因子贡献率0.583)＞充种角（因子贡献率0.582）和真空度（因子贡献率2.106）＞种层厚度（因子贡献率1.462）＞滚筒转速（因子贡献率1.071）＞充种角（因子贡献率0.848）；以播种高合格率、低重播率和低空穴率为目标，优化数学模型，得出了真空度ΔP=4kPa、滚筒转速ω=1.10rad/s（即生产率400盘/h）、充种角θ=17°和种层厚度h=22mm时，播种合格率达到最高87.44%，播种重播率和空穴率都较低，分别为9.02%和3.54%。以播种性能试验数学模型的优化结果为依据，真空度、滚筒转速、充种角和种层厚度分别为4kPa、1.10rad/s、17°和22mm，进行播种性能验证试验，得到了播种合格率、重播率和空穴率分别为87.71%、8.27%和4.02%，这与模型优化结果基本是一致的。