三七是中国名贵中药材,在云南广泛种植。截止2017年,三七种植面积已突破100万亩。目前三七播种主要靠人工完成,播种量270~300万粒/hm~2,劳动强度高,播种质量不一致,无法实现标准化作业。为了实现三七高质量、高效率播种,减轻劳动强度,实现播种机械化是必然趋势。与机械式排种器相比,气吹式排种器充种效果好,对种子适应性好,利用气流清种减少对种子的损伤,播种效率高。本文在查阅国内外文献基础上,设计了一种气吹式三七精密排种器,对关键部件结构和工作参数进行了理论计算与数值模拟分析,优化了排种器结构和工作参数,得到了最佳参数组合。根据三七种植要求,在单行排种器设计基础上,设计出了一种3行的气吹式排种器,通过试验验证了排种器最佳工作参数范围,为气吹式三七播种机的设计提供了参考。主要研究内容如下:(1)在查阅文献基础上确定了单行气吹式排种器结构方案,设计了气吹式排种器的结构,利用型孔上下端的气流能够形成压差,从而实现种子的清除与压附,气流可辅助充种,提高种子充填性能。建立了气嘴三维模型,确定了两种气嘴出气口的基本形式。建立了清种过程的数学模型,确定了清种风压的最小范围。(2)利用FLUENT软件对比分析了圆弧形和栅格形两种气嘴出气口的流场特性,得出栅格形出气口优于圆弧形出气口。在前期理论分析基础上,采用仿真模拟确定了能够实现单粒精播所需要的风压范围,为后期选取试验风压提供了参考。基于离散元和计算流体力学理论,利用EDEM软件和FLUENT软件耦合,模拟排种器工作过程,分析了气吹式排种器中的流场及种子颗粒运动规律,通过仿真试验,确定了型孔最佳结构参数。(3)采用单因素试验方法,分析了试验因素种层高度、作业速度、清种风压对合格指数、漏播指数、重播指数的影响规律,确定了试验因素的取值范围。通过三因素四水平的正交试验,以合格指数、漏播指数、重播指数为试验评价指标,得出了试验因素的主次顺序,依次为种层高度、作业速度、清种风压。利用Design-Expert软件对试验结果进行数据分析处理,优化参数组合,在种层高度为90mm,作业速度为0.6m/s,清种风压为0.5kPa时,粒距合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。(4)为了更好满足三七种植要求,减少排种器数量和简化播种机结构,设计了一种3行气吹式排种器。利用FLUENT软件对于3行气嘴的清种位置进行了分析,通过对比不同气嘴角度与不同气嘴相对距离条件下清种区流场分布,找出能够得到最佳清种效果的气嘴位置。(5)对3行排种器进行台架试验,以气嘴角度、气嘴相对距离和作业速度为因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为指标,采用三因素二次旋转正交组合试验,建立了各因素与试验指标之间回归模型,优化出了各因素的最佳参数范围,即在作业速度为0.6m/s时,气嘴角度为18~24°,气嘴相对距离为38~42mm时,可获得合格指数大于91.6,漏播指数小于4.1,重播指数小于4.3。通过对比不同作业速度下三七种子分级对气吹式排种器排种性能的影响,验证出气吹式排种器对于种子大小要求不严格,适用于播种三七种子。