农业机械学报

作者：史瑞杰，赵武云，戴飞，宋学锋，赵一鸣，王锋

单位：甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,甘肃农业大学,

关键词：西北旱作区;全膜双垄沟播;种床覆土;膜面气流场;互作过程;CFD-DEM

基金：国家自然科学基金项目(52065005、51775115)、甘肃省杰出青年基金项目（20JR10RA560）、农业农村部农业科研杰出人才培养计划项目（13210261）、甘肃省自然科学基金项目（20JR5RA029）和甘肃省教育厅优秀研究生“创新之星”项目（2021CXZX-362）

为进一步提升全膜双垄沟种床构建质量，合理膜面覆土及减少扬尘，探究膜面覆土与气流间互作规律，本文以甘肃省定西市临洮县境内52986号气象观测站点近30年的年平均风速1.32m/s、年平均极大风速18.07m/s、月平均极大风速26.5m/s为仿真数据来源，以正北方向为基准，以农户经验选择覆膜方向范围0°～90°的最小值、中间值、最大值为全膜双垄沟种床构建方向，分别建立T1（0°）、T2（45°）、T3（90°）3个种床模型，采用CFD-DEM气固耦合技术，得出不同风速、不同方向下全膜双垄沟种床覆土与气流场间的互作机制，综合空气流场、太阳辐射能、耕地利用率对全膜双垄沟种床构建的影响，对其构建方法进行优化，最后进行了田间验证试验。种床覆土表面流场分析表明：当空气流速恒定时，横腰带覆土表面空气最大流速由大到小依次是T3、T1、T2，大垄面覆土空气流速与标准空气流速差值由大到小依次是T3、T1、T2。种床覆土过程分析表明：当空气流速恒定时，种床及土壤颗粒对气流影响程度由大到小依次是T3、T1、T2，气流对颗粒影响程度由大到小依次是T3、T1、T2。由此可知T3模型种床及覆土表面气流速度最大，所受气流影响最大，膜面覆土移动距离最大，易形成扬尘，同时大垄面覆膜交接点极易渗入气流，引起大风揭膜现象，影响作物生长，危及经济效益。优化后的种床构建方法应遵循种床覆土位移最小、太阳辐射能最大、构建效率最快、南坡（向阳坡）耕地优先、南北走向耕地优先原则，优先采用模型依次是T1、T2、T3。田间试验结果表明：当空气流速为2.77m/s、风向北风时，平均种床合格率由大到小依次是T2、T1、T3，覆膜效率、耕地利用率、采光面积占有率由大到小依次是T1、T3、T2，试验结果与仿真模拟结果高度一致，验证了模型的可靠性。

来源：2022年第11期

《农业机械学报》期刊编辑部

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