在整个果树的生长过程中,对其根系进行松土显得尤为重要。目前大量的开沟机具存在功能单一、形式老旧等劣势,开沟后还要进行播种、覆土、浇灌等一系列作业,忽视了果树在其生长各个阶段依旧需要松土来为其下个阶段生长做准备的情况。不仅如此,传统开沟器对于板结的土壤、定植的作物根系还具有极大的伤害性,从而影响最终果实的品质。本文从农机应用的优质、高效、安全、低耗四个方向对现有气爆松土机钻杆部件的结构参数进行设计优化,并对相关标准件进行合理选型。当前,对于气爆松土的研究主要以田间试验为主,计算机软件仿真部分一直少有涉及。本文以气爆松土机钻杆部位为研究对象,将其内壁空间作为流体域,在Workbench中划分网格并设置边界条件。然后在Fluent中设置输入、输出气压值将钻杆模型与EDEM生成的土壤颗粒模型进行接触,实现EDEM-Fluent软件间耦合仿真。本文完成的主要工作如下:（1）通过查阅相关文献来分析当前气爆松土机的研究现状和离散元的应用情况,根据我国果树种植的农艺标准,结合气爆松土机的最初设计要求,包括作业需求、作业环境、作业功耗,便于后续整机钻杆结构的设计优化和仿真。（2）考虑到果园土壤的长期板结且受农用机具常年压实,本文通过EDEM软件创建较小颗粒堆积生成土壤模型,符合现实土壤结构中犁底层的特性。利用颗粒工厂生成前期处理好的颗粒体积、形状、数量和分布系数来填充固定尺寸的Box边界。通过现有四种颗粒间物理接触模型原理和颗粒间压缩力结果比对,确定模拟颗粒-颗粒间、颗粒-实体间的接触、挤压和碰撞的最佳模型。（3）Workbench软件的CFD模块中,利用DM对钻杆抽取流体域,然后在mesh模块中网格划分,选定命名inlet、outlet面和wall面,导出msh文件。将导出的网格文件导入Fluent中设置流体参数,选定命名好的面全部改为wall类型,读出boundary文件,在EDEM软件中导入此封闭wall面实体。调节钻杆的三维位置,来实现钻杆与颗粒土壤模型的deck文件在不同深度的接触。（4）Fluent软件中,将出入口同时设置为压力出入口。考虑给定inlet面压力、容积流量,不计其他影响因素。根据空压机压降公式计算出对应outlet面的压力值。确定接触反应发生位置,采用的耦合接口、湍流模型、流体域耦合法。跨相参数交换中的阻力模型、热传递模型、升力模型。（5）设计钻杆的三种开口形式:外扩型、外缩型、直口型。采用一组气爆压力P和松土深度H,根据Fluent后处理结果确定钻杆出口气流速度最大的开口形式。连接耦合EDEM,测量不同开口的土壤颗粒扰动范围,综合确定最合适的开口形式,针对此出口钻杆进行9组气爆压力-松土深度参数仿真,确定最佳参数组合。（6）对气爆松土整机进行田间试验,将钻杆插入制作好的土体中,不同深度对应不同空压机气压值进行试验。手工剖面观察距爆气中心70 mm截面的土壤裂隙,取裂隙轨迹形成过程中点的位置作为测量的标准。测量参考点距离大小确定各点横纵坐标,对形成的裂隙轨迹拟合曲线得出相应的一元二次方程式,与耦合仿真的采点结果对比。验证双方结果的合理性。