农业机械学报

作者：常金强，王培宇，段宏伟，张建强，刘康，张若宇

单位：石河子大学;农业农村部西北农业装备重点实验室,石河子大学;农业农村部西北农业装备重点实验室,石河子大学;兵团智慧农场数字化装备技术创新中心,石河子大学;兵团智慧农场数字化装备技术创新中心,石河子大学;农业农村部西北农业装备重点实验室,石河子大学;农业农村部西北农业装备重点实验室,

关键词：棉纤维检测;吸风口;结构优化

基金：国家重点研发计划项目(2022YFD2002400)、兵团科技攻关计划项目(2023AB014、2022DB003)、新疆棉花产业技术体系项目(XJARS-03)和石河子大学高层次人才科研启动项目(CJXZ202104)

棉纤维长度是棉花品质检测的关键指标之一。为保证棉纤维检测时处于稳定伸直状态，结合计算流体力学（CFD）和正交试验对自主设计的棉纤维吸风口内部气流场进行数值模拟和优化。通过单因素试验分析吸风口长度、宽度和高度对腔体流场均匀性、气流速度及压力的影响，并通过数值模拟与正交试验优化吸风口参数配置。单因素结果试验表明，较优参数高度为2.6~3.0 mm，宽度为40~60 mm，长度为65~105 mm。确定速度不均匀系数和压力不均匀系数综合加权得分作为评价指标，通过正交优化试验研究影响吸风口内部气流场分布的因素，结果表明，影响气流场均匀性主要因素依次为吸风口长度、高度和宽度。优化后吸风口结构参数组合为：高度2.8 mm、宽度50 mm、长度85 mm。在此组合下，截线A、B、C速度不均匀系数相对于9种试验平均值分别下降0.30、0.33和0.31，压力不均匀系数下降0.13、0.21和0.21，速度和压力综合加权得分最高达到99.979 3和99.688 9。通过对35组棉样图像逐行像素数量对比验证，最优参数组合在3组行区间（每个图像按行划分3组）的占比分别为86.44%、46.77%和10.61%，表现出最佳棉纤维伸直度，且与数值模拟结果一致。研究结果为棉纤维吸风口气流分布评价方法提供参考以及棉纤维长度精准检测奠定了基础。

来源：2025年第1期

《农业机械学报》期刊编辑部

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