1、近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)處于持續(xù)高速發(fā)展階段，對(duì)能源的消費(fèi)和需求逐年增加。在過(guò)去10年中，能源消費(fèi)總量由2004年的21.35億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到2014年的42.61億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增長(zhǎng)8％左右。面對(duì)龐大的能源需求，尋找一種可替代能源減緩能源供應(yīng)壓力已迫在眉睫。為解決能源供應(yīng)壓力，基于沼氣發(fā)酵技術(shù)的沼氣工程已成為替代能源的熱點(diǎn)之一。沼氣工程雖然從一定程度上緩解了能源需求，但大力發(fā)展帶來(lái)的問(wèn)題是大量的沼液沼渣無(wú)法及時(shí)處理，尤其是大中型沼氣工程，具有

2、沼液沼渣存在量大、連續(xù)的特點(diǎn)，如無(wú)法及時(shí)處理將污染環(huán)境。為此，將沼渣沼液作為基肥使用已成為重要的處理手段之一。
　　東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出的將沼肥作為基肥配套使用的機(jī)具能有效的處理沼肥，但由于未對(duì)其關(guān)鍵部件的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步研究，工作效率未達(dá)到最佳水平，以致該機(jī)無(wú)法批量生產(chǎn)，不能達(dá)到推廣使用的目標(biāo)。
　　針對(duì)這一情況，本研究結(jié)合“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目“寒冷地區(qū)干濕耦合發(fā)酵氣、熱、電聯(lián)供技術(shù)集成與示范”（項(xiàng)目編

3、號(hào):2011BAD15B04），對(duì)現(xiàn)有沼肥施肥機(jī)械關(guān)鍵性部件進(jìn)行工作機(jī)理分析并對(duì)整機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):
　　(1)明確沼肥深施機(jī)關(guān)鍵部件防堵分配裝置的工作機(jī)理為水擊壓強(qiáng)與振動(dòng)理論，并根據(jù)該理論得出轉(zhuǎn)速與擋塊數(shù)量的關(guān)系，最終確定擋塊數(shù)量與其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的參數(shù)組合，為后續(xù)仿真提供理論支持。
　　(2)在已測(cè)定沼肥的物理特性以及成分組成的基礎(chǔ)上運(yùn)用CFX流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件建立防堵分配裝置流體仿真模型，分別對(duì)不同擋塊數(shù)量與其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)的參數(shù)組

4、合進(jìn)行虛擬仿真，找出其最優(yōu)的參數(shù)組合以及流場(chǎng)流動(dòng)和分布情況。
　　(3)運(yùn)用理論分析和CFX虛擬仿真設(shè)計(jì)能夠提高沼肥分配效率的分配錐體，并研究對(duì)沼肥分配效率提高最佳的錐體錐度;由于沼肥中存在大顆粒物質(zhì)，設(shè)計(jì)擋塊和彈簧伸縮桿的保護(hù)結(jié)構(gòu)，避免防堵分配裝置在工作過(guò)程中發(fā)生卡死現(xiàn)象，為防堵分配裝置工作的穩(wěn)定提供必要條件。
　　(4)根據(jù)《土工試驗(yàn)手冊(cè)》中相關(guān)要求測(cè)定土壤物理性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用EDEM顆粒體仿真軟件建立粘濕土壤顆粒體

5、模型并結(jié)合CATIA V5R20三維軟件對(duì)沼肥深施機(jī)工作部件進(jìn)行虛擬仿真，得到各工作部件工作時(shí)所受到的土壤阻力，為后續(xù)的工程分析提供理論基礎(chǔ)。
　　(5)運(yùn)用CATIA工程分析模塊對(duì)現(xiàn)有沼肥深施機(jī)機(jī)架和優(yōu)化設(shè)計(jì)后的防堵分配裝置殼體進(jìn)行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，檢驗(yàn)其可靠性和穩(wěn)定性，并對(duì)不合理處進(jìn)行優(yōu)化。
　　(6)以?xún)?yōu)化后的脈沖式沼肥防堵分配裝置參數(shù)為準(zhǔn)，繪制工程圖，加工工作過(guò)程可視化的試驗(yàn)樣機(jī)，應(yīng)用高速攝影技術(shù)和傳感器測(cè)量技術(shù)分

6、別對(duì)脈沖式沼肥防堵分配裝置內(nèi)的流場(chǎng)和出料口處的壓強(qiáng)波進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)定，并對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步修正和改進(jìn)。
　　研究結(jié)果表明:優(yōu)化后的沼肥深施機(jī)由于其關(guān)鍵部件防堵分配裝置能充分利用水擊壓力脈沖和振動(dòng)，能有效實(shí)現(xiàn)防堵分配裝置的防堵、解堵和分配的功能，同時(shí)優(yōu)化后的機(jī)架在減輕重量后減小了牽引動(dòng)力的功率。優(yōu)化后的沼肥深施機(jī)能極大的提高了處理沼肥的效率，推動(dòng)了沼肥深施機(jī)推廣使用的進(jìn)程，而對(duì)防堵分配裝置工作機(jī)理的研究也為其他處理類(lèi)似介質(zhì)的機(jī)械裝置提供