基于离散元法的水稻种子振动引导与种群行为研究及其在精量排种器供种组件中的优化应用

本文推荐：该研究通过离散元法（DEM）揭示了水稻种子在振动引导下的种群运动规律，发现型孔带倾角43°、速度0.09 m·s?1时合格率达89.74%，振动参数（振幅1.0 mm、频率10 Hz）可进一步提升至94.57%。研究首次提出种子涡流运动模型，为精量播种（precision seeding）设备设计提供理论依据，推动农业智能化发展。

　　

Highlight

本研究基于离散元法（DEM）解析了水稻种子在供种组件中的群体运动特性，揭示了型孔带引导与振动板协同作用下的种子行为机制。

Materials and methods

研究流程如图1所示：首先通过DEM仿真与台架试验对比验证参数可靠性；随后分析型孔带倾角（43°）与工作速度（0.09 m·s^?1）对种子涡流强度的影响，以及振动参数（振幅1.0 mm/频率10 Hz）对颗粒系统能量输入的调控作用。

Discrete element model validation

台架试验与仿真结果高度吻合（图10），证实DEM模型可准确捕捉种子填充过程。型孔带运动产生的引导力使种子群体形成特征性涡流，振动则通过周期性能量输入提升种子活性，使合格率突破94%。

Conclusion

研究表明：种子涡流是影响填充性能的关键动力学特征，振动通过改变接触力网络（contact force network）显著提升种子迁移效率。该发现为中小粒径颗粒群体行为研究奠定基础，对实现自适应智能播种具有指导意义。