船式水田機械低速阻力畸變及仿生減阻

閆國琦 田鵬 莫嘉嗣 謝恒 韋慧玲

摘 要：船式水田機械作業(yè)過程中水田泥面與船體之間的阻力占了總機械功耗的一定比例。前期研究發(fā)現(xiàn)船式水田機械在啟動或較低速行進時阻力遠大于額定速度阻力這一特殊現(xiàn)象，該現(xiàn)象影響船式機械動力匹配和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)定試驗條件下測得阻力畸變臨界速度為0.025 m/s，該研究分析多種阻力介質(zhì)條件下阻力畸變機理，基于水膜減阻機理，提出一種鱷魚腹部宏觀結(jié)構(gòu)仿生減阻方法，并試制了兩種仿生表面結(jié)構(gòu)船板，該結(jié)構(gòu)利于在船體底面形成水膜，改變阻力介質(zhì)層結(jié)構(gòu)以減少行進阻力。設(shè)計制作一套速度可控的小型水田船板試驗裝置，通過正交試驗比對傳統(tǒng)光滑表面的船板，試驗結(jié)果證明，表面具有長方形連通凹槽網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的船板在低速的時候比六邊形結(jié)構(gòu)船板具有更好的減阻效果。但當速度逐漸增加并接近阻力臨界畸變點的時候，六邊形結(jié)構(gòu)減阻效果變得比長方形結(jié)構(gòu)的效果好。通過正交試驗可得最佳的減阻效果組合參數(shù)是六邊形船板在載重質(zhì)量2.5 kg，行進速度0.025 m/s時，可減小行進阻力6.3%。

關(guān)鍵詞：船式水田機械;低速;阻力畸變;仿生;減阻;鱷魚

DOI： 10.25165/j.ijabe.20201302.5417

引用信息： Yan G Q， Tian P， Mo J S， Xie H， Wei H L.? Low-velocity resistance distortion and bionic drag reduction for ship-type paddy field machinery.? Int J Agric & Biol Eng， 2020; 13（2）： 7–14.