(3)通过 PVC 示踪法研究垂直土壤层的扰动混合,将不同颜色的 PVC 示踪块分别埋到不同深度的土层中,开沟作业后,统计不同深度区间内各种颜色的 PVC 示踪块的数量,依据 PVC 示踪块在不同深度区间的数量变化来评价开沟器引起的土壤垂直层的土壤扰动状况[111],这种方法操作难度较大,因为很难将 PVC 块固定到土壤中设计的真实位置,且精度提高困难[30, 31, 34]。
第 6 章 结论与展望
6.1 结论
(1)本文以狗獾犬齿和芯铧式开沟器为研究对象,对芯铧式开沟器的主要功能曲面芯铧面进行仿生学重构设计。将狗獾犬齿的 4 条曲率渐变式生物曲线用于芯铧式开沟器脊线,设计出 4 个曲率渐变式开沟装置 SBOD1~4。
(2)对加工的 5 个开沟器样品进行土槽试验,速度水平设置为 3.6km/h,7.2km/h,10.8km/h,土槽试验表明开沟装置作业时在前进方向上所受到的作业阻力随着作业速度的增加而增大;基于仿生学曲线设计的 SBOD 具有减阻效果。在3.6、7.2、10.8km/h 的作业条件下,SBOD3 相对 CCSO 阻力分别减小 15.88%、12.41%、24.41%。
(3)利用离散元法对开沟器开沟过程进行仿真,通过格子工厂和动态域功能,快速建立起大土槽,分别对 3 个速度水平下的 5 个开沟装置进行仿真,仿真结果表明:开沟作业阻力随着作业速度的增加而增大;所设计的 SBOD 相比传统的 CCSO 能有效减小作业阻力,在 1、2、3m/s 的作业速度下,减阻效果最好的开沟器为 SBOD3,减阻率分别为 12.11%、10.07%、22.4%。
(4)利用 Matlab 图像处理功能,将开沟器造成的土壤扰动照片进行处理,并精确计算开沟器所造成的扰动面积,发现基于狗獾犬齿曲线设计的 SBOD 能有效减少土壤扰动,且 SBOD4 在高速作业条件下表现更佳;利用 Matlab 的数据拟合功能,将在离散元软件中获得的沟形轮廓边界颗粒质心坐标进行正弦拟合,得到仿真试验后得到的沟形轮廓,作为沟形轮廓的评价依据,发现芯铧面的差异对沟形参数无显著影响。
参考文献(略)